Albert Einstein introdujo la constante cosmológica en 1917 para lograr que sus ecuaciones de la gravedad para el universo tuvieran una solución estática (sin expansión cósmica). Muchos libros recitan un falso mito: Einstein se retractó de la constante cosmológica en 1931 tras visitar en Pasadena (California) a Edwin Hubble, quien le convenció de su error al mostrarle el desplazamiento al rojo de las galaxias y su hipótesis de la expansión del universo. En realidad, el retorno de Einstein a la cosmología se inició en junio de 1930, cuando visitó a Arthur S. Eddington. En Pasadena, entre enero y febrero de 1931, discutió con Richard C. Tolman sobre los nuevos resultados en cosmología observacional. Tras su retorno a Berlín, en abril de 1931,  presentó ante la Academia Prusiana de Ciencias el modelo cosmológico en expansión que Alexander Friedman había propuesto en 1922. En 1932, Einstein retornó a Pasadena donde conoció a Willem de Sitter, junto con quien escribió el llamado modelo del universo de Einstein-De Sitter, que fue el modelo cosmológico estándar hasta que en 1998 se descubrió la energía oscura. Nos lo cuenta Harry Nussbaumer, «Einstein’s conversion from his static to an expanding universe,» arXiv:1311.2763 [physics.hist-ph], 12 Nov 2013.

La cosmología moderna nació con el universo estático de Einstein en 1917 («Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen de Einstein Relativitätstheorie» [PDF gratis], o en español «Consideraciones cosmológicas en la teoría general de la relatividad»). En este artículo introdujo el término cosmológico, λ, hoy llamado constante cosmológica Λ. Einstein hizo hincapié en que las leyes de la gravitación no justifican la introducción de λ, cuya inclusión está motivada por la búsqueda de una solución estática de las ecuaciones diferenciales. A Einstein nunca le gustó tener que introducir λ, como escribió en 1923 a Hermann Weyl. Sin embargo, nunca le gustaba la solución que Friedman obtuvo en 1922 («Über die Krümmung des Raumes» [PDF gratis], o en español «Acerca de la curvatura del espacio»), hasta que cambió de idea en 1931. La primera reacción de Einstein en 1922 fue que Friedman había cometido un error matemático, pero luego se dio cuenta de que no había ningún error, con lo que en 1923 arremetió contra Friedman afirmando que su modelo dinámico del universo no tenía ningún sentido físico.

En otoño de 1927, Georges Lemaître (en la foto que abre esta entrada junto a Einstein en 1933), que no conocía el artículo de Friedman, obtuvo un resultado similar, pero además, usando datos del desplazamientos al rojo de galaxias (entonces llamadas «nebulosas») obtenidos por Vesto Slipher, dedujo la expansión cósmica del universo y obtuvo un valor la constante de Hubble (que este último redescubrió y publicó en 1929). En 1930, la mayoría de los cosmólogos teóricos estaban entusiasmados con el descubrimiento de Lemaître y Hubble, que fue confirmado en 1930 por De Sitter y por Eddington, pero Einstein aún no estaba convencido. Eddington publicó en mayo de 1930 en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society su artículo «On the instability of Einstein’s spherical world» [pdf gratis], donde demostraba que la solución estática de Einstein era inestable y daba origen a la expansión cósmica.

En junio de 1930, Einstein visitó a Eddington (como muestra esta fotografía) y, aunque no hay registro de los temas que debatieron, se cree que el artículo de mayo apareció en la conversación. El 3 de diciembre, Einstein partió hacia los Estados Unidos; su diario durante la travesía transatlántica indica que estudió dicho artículo. El 3 de enero 1931, el New York Times publicó una entrevista a Einstein, que tuvo lugar el día anterior, en la que afirmó que quería visitar el Observatorio del Monte Wilson (donde trabajaban Hubble y Milton G. Humason) y el Instituto Técnico de California (CalTech), donde trabajaba Tolman, quien entre 1929 y 1930 había publicado cinco artículos sobre cosmología y termodinámica relativista. El 25 de enero, Einstein asistió a una conferencia de Hubble sobre sus observaciones de galaxias («nebulosas»), aunque no mencionó los desplazamientos al rojo ni sus implicaciones cosmológicas. Se cree que ambos físicos hablaron, sin embargo, no hay ninguna mención explícita a Hubble en el diario de Einstein. En Pasadena, el único cosmólogo que interesó a Einstein fue Tolman, con quien mantuvo una estrecha y cordial relación.

El 11 de febrero de 1931, según The New York Times, Einstein tuvo un encuentro en el Observatorio del Monte Wilson con Hubble y su director Walter S. Adams. En la entrevista afirmó que «el desplazamiento hacia el rojo de las nebulosas distantes sigue siendo un misterio» y que «al calcular la vida del universo en expansión resulta un valor de sólo diez mil millones de años, que es demasiado corto.» El diario de Einstein muestra que en febrero de 1931 también consideró la «hipótesis de la luz cansada» propuesta en 1929 por Fritz Zwicky para explicar en un universo estático los desplazamientos al rojo observados.

A mediados de marzo, ya de regreso en Berlín, empezó a escribir su artículo “Zum kosmologischen Problem der allgemeinen Relativitätstheorie” [copia gratis] (en español, «Sobre el problema cosmológico en relatividad general»), donde discute la solución de Friedman para un universo con λ=0, una masa M= 5 × 10²¹ masas solares y una vida de diez mil millones de años. Lo más curioso de este artículo de tres páginas es que escribe «Hubbel» en lugar de Hubble, la pronunciación en alemán, lo que sugiere que no había leído aún el artículo de Hubble sobre la expansión cósmica; de hecho, en dicho artículo se estima la constante de Hubble como H≈ 500 (km/s)/Mpc, que implica una vida para el universo de sólo nueve mil millones de años (menos que la edad del Sol según las estimaciones de aquella época). Einstein le envió copia de su artículo a Tolman quien le contestó el 14 de septiembre de 1931 que creía «que λ debería ser una constante fundamental de la Naturaleza, ya que su introducción en las ecuaciones ofrecía la expresión más general posible para un término de segundo orden con las propiedades adecuadas para compensar el tensor de energía-momento, siendo un valor λ=0, en ausencia de un valor experimental para su magnitud, una asignación arbitraria y no necesariamente correcta.» La opinión de Tolman era compartida por Eddington y Lemaître.

El 6 de diciembre de 1931 Einstein decidió abandonar su puesto en Berlín y «huir» hacia Estados Unidos. El 30 de diciembre de 1931 llegó en barco a Los Angeles. El 8 de enero de 1932, Einstein se puso a trabajar con De Sitter en su artículo «On the Relation between the Expansion and the Mean Density of the Universe» [PNAS, pdf gratis]. En este artículo de dos páginas, Einstein muestra que ya está completamente convencido de que el universo están en expansión y que el valor de la constante cosmológica es nulo. En opinión de Harry Nussbaumer pesaron más los argumentos teóricos (su universo estático es inestable) que los indicios experimentales sobre el desplazamiento al rojo de las galaxias.