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计算宇宙年龄的关键在于准确测量宇宙的膨胀速

时间:2019-11-23 00:42来源:数理科学
在科学宇宙理论诞生以前,关于宇宙的年龄问题,只能是臆想,最多也是哲学家干的活儿。大爆炸宇宙诞生理论为计算宇宙的年龄提供了物理基础。时间是从大爆炸开始的。 我们知道,

在科学宇宙理论诞生以前,关于宇宙的年龄问题,只能是臆想,最多也是哲学家干的活儿。大爆炸宇宙诞生理论为计算宇宙的年龄提供了物理基础。时间是从大爆炸开始的。

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我们知道,“哈勃常数”是大爆炸理论的主要依据,测算宇宙年龄的一个关键因素正是计算哈勃常数。所谓哈勃常数,是星系的红移量(远离我们而去的速度,也就是星系的分离速度)与星系到地球的距离(也就是星系之间的距离)的比值。因此,计算哈勃常数,就是计算星系之间的距离和分离速度。由于星系的分离速度可测量出来,因而宇宙年龄最后决定于星系之间距离的测量。

宇宙的年龄究竟有多大?或者说,宇宙大爆炸究竟是在什么时候发生的?如果你对天文学一往情深,你就能轻启朱唇,含情脉脉地说出138亿年这个销魂的宇宙年龄;而如果你和天文学已情意绵绵,渐入佳境,你对“137.98 ± 0.37亿年”这个数值可能就不会陌生了,这是2013年普朗克卫星得到的最佳观测结果。

凤凰彩票在线计划,由于星系之间距离很难准确地测量出来,所以哈勃常数也存在很大的误差。20世纪90年代以前,人们根据哈勃常数估算宇宙的年龄为150~200亿年。随着天文测距技术的提高,多数天文学家认为宇宙比原来估算的年龄要年轻一些,应在100~150亿岁之间。

不过,最近由诺贝尔物理学奖得主、美国天体物理学家亚当·里斯(Adam Riess)领导的一项研究却发现,宇宙可能出大问题了,其膨胀速度比科学家们此前计算的整整提高了9%,这就意味着宇宙可能比我们想象的更加年轻。根据研究人员的最新估算,宇宙的年龄实际应该是在125亿年到130亿年之间——突然之间就年轻了这么多,宇宙听到后一定会欢呼雀跃,愁眉顿舒——年轻就是有力量,长都要长得快一些!

当然也有估算为90亿岁和240亿岁的。这就说明,宇宙的年龄问题并没有最后解决,科学家还在努力地探索着。

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计算宇宙年龄的关键在于准确测量宇宙的膨胀速度,如果我们知道宇宙中所有星系都在以某个速度相互远离,我们就可以估算出它们当初紧密地聚集在一起是在什么时候——大爆炸由此拉开序幕,时间和空间也由此诞生。

里斯领导的团队一直在观测宇宙中的标准烛光——遥远的Ia型超新星,发现了宇宙正在加速膨胀的证据,并因此获得了2011年诺贝尔物理学奖。近年来,里斯的团队利用哈勃望远镜,对大麦哲伦星云中的70颗亮度周期性变化的恒星,宇宙中离我们更近的另一种标准烛光——造父变星进行了观测。研究人员通过对这些变星距离的精确测量,重建了宇宙距离阶梯——就像我们在距离地球较近的太空中制造了一把更准确的尺子,然后用它去测量更加遥远的距离。

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经过对造父变星的多年观测,里斯团队算出了哈勃常数的最新数值——即宇宙随时间膨胀的速度——是74千米/秒/百万秒差距。意思就是说,星系离我们的距离每增加100万秒差距,它远离我们而去的速度就会增加74公里/秒;换句话说,宇宙空间正在以这个速度不断膨胀,从而让所有星系都不得不跟着一起相互远离。就像你在气球上粘上一些硬币,随着气球越吹越大,硬币之间的距离也会不断变大,而它们互相远离的速度,就是气球的“哈勃常数”。

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