没人见证过宇宙的起源,138 亿岁的结论咋来的?

B站影视 内地电影 2025-03-19 00:56 1

摘要:你有没有想过,宇宙到底有多老?在我们生活的地球上,时间似乎是一个相对的概念。地球已经存在了46亿年,可当我们把目光投向浩瀚无垠的宇宙,地球这点岁数,就好比是沧海一粟,根本不值一提。整个宇宙,已经存在了138亿年!这个数字大得超乎我们的想象,假如把宇宙的历史比作

你有没有想过,宇宙到底有多老?在我们生活的地球上,时间似乎是一个相对的概念。地球已经存在了46亿年,可当我们把目光投向浩瀚无垠的宇宙,地球这点岁数,就好比是沧海一粟,根本不值一提。整个宇宙,已经存在了138亿年!这个数字大得超乎我们的想象,假如把宇宙的历史比作一部时长138亿年的超级长电影,那地球的46亿年,不过是其中的一小段情节罢了。那么问题来了,科学家是怎么知道宇宙已经存在了138亿年?他们又是如何计算的?毕竟,没有人能穿越时间,亲眼见证宇宙的诞生。今天,我们就来聊聊科学家是如何测定宇宙年龄的,这其中不仅有天文学家的智慧,还有一些让人惊叹的科学原理。

在探索宇宙年龄的早期,科学家们想出了一个看似简单直接的办法,那就是满宇宙地寻找最古老的星星。他们的逻辑是这样的——假如宇宙已经悠悠地存在了漫长的时光,那在这片广袤的宇宙空间里,必然有一些星星从宇宙诞生后的不久就诞生了。这些古老星星的年龄,从某种程度上来说,肯定是非常接近宇宙的实际年龄的。简单来讲,宇宙的年龄保底也得比这些最古老的星星大上那么一点。有了这个思路,科学家们就纷纷架起各种各样功能强大的望远镜,仔细观测银河系以及其他遥远星系里的古老恒星。这一番努力还真没白费,他们还真发现了一些年龄超过130亿年的星体。就拿咱们银河系里的一些球状星团来说吧,这些星团里的恒星密密麻麻地聚集在一起,经过科学家们的研究,发现其中不少恒星的年龄都极为古老。

不过呢,理想很丰满,现实却很骨感,这个方法看似简单,实际操作起来却不太靠谱,误差大得惊人。这是为啥呢?原来,测定恒星的年龄这件事,本身就是一个超级复杂的难题。恒星内部时刻都在进行着剧烈的核聚变反应,而且每颗恒星的质量、化学成分等都各不相同,这些因素都极大地增加了测定恒星年龄的难度,存在太多不确定因素。更何况,宇宙的年龄还得在这些恒星年龄的基础上再往上加,这误差就像滚雪球一样,越来越大。所以,科学家们很快就意识到,必须得另辟蹊径,找个更精确的方法来测定宇宙年龄。时间来到1929年,天文学界迎来了一个具有里程碑意义的重大发现。天文学家埃德温・哈勃在对遥远星系进行观测研究时,有了一个令人震惊的发现 —— 宇宙竟然在持续不断地膨胀!他到底是怎么发现这个惊人事实的呢?原来,哈勃通过长期细致地观测遥远星系的光谱,发现这些星系发出的光出现了一种奇特的现象,也就是“红移”现象。

啥叫“红移”呢?简单来说,当光源(也就是这些星系)远离观测者的时候,观测者接收到的光的波长会变长,而在光谱上,波长较长的光偏向红色一端,所以就被称为“红移”。这就好比一辆汽车在远离我们的时候,它的喇叭声听起来音调会变低一样。而且,哈勃还进一步发现,距离我们越远的星系,这种“红移”现象就越明显,也就是说它们远离我们的速度越快。经过大量的观测数据研究和分析,哈勃总结出了一个简单却意义重大的规律:星系的退行速度(也就是远离我们的速度)=星系距离×哈勃常数。这个被后人称为哈勃定律的发现,简直就是一把打开宇宙奥秘大门的钥匙,它告诉我们一个至关重要的信息:宇宙在过去可比现在小得多!既然宇宙一直在持续膨胀,那我们不妨大胆地发挥一下想象力,把时间像播放电影一样“倒放”回去。这样我们就能想象出宇宙最初的样子,原来宇宙一开始是一个体积无限小、密度无限大、温度无限高的极其致密、极其炽热的“奇点”。

有了这个重大发现,科学家们灵机一动,想到可以利用哈勃定律,来计算宇宙从那个神秘的“奇点”开始,一直膨胀到现在所花费的时间,而这个时间,可不就是宇宙的年龄嘛!然而,要通过哈勃定律准确计算出宇宙年龄,有一个特别关键的数值,那就是哈勃常数(H₀)。哈勃常数的单位是“千米/秒/百万秒差距”,这个单位看起来有点复杂,简单解释一下,它表示的是在每百万秒差距(1秒差距约等于3.26光年,百万秒差距就是326万光年)的距离上,星系由于宇宙膨胀而产生的退行速度。有了这个数值,科学家们就能够根据星系的距离,计算出宇宙膨胀到现在经历了多长时间,也就是宇宙年龄。但是,在哈勃定律刚被提出的早期,由于当时的观测技术有限,测量哈勃常数的精度非常低。这就导致科学家们算出来的宇宙年龄范围特别广,从100亿年到200亿年都有,这上下相差了整整100亿年,这差距简直大得离谱。所以,科学家们迫切需要更精准的测量方法和数据。

直到后来,一个重大的科学发现改变了这一局面,那就是宇宙微波背景辐射(CMB)的观测。直到宇宙微波背景辐射(CMB)的观测出现,科学家才得到了更精准的答案。宇宙微波背景辐射可以看作是宇宙大爆炸留下的“余温”。微波背景辐射是宇宙诞生38万年后,宇宙冷却到足够低温时,光子可以自由传播的信号。科学家通过普朗克卫星对微波背景辐射进行精确测量,结合哈勃常数的最新数据,得到了宇宙的年龄为138.2 ± 0.2亿年。这个数值是目前最被广泛接受的宇宙年龄。尽管138亿年是目前最权威的宇宙年龄,但科学家在用其他测量方法计算时,仍然会得到略有不同的结果。比如,通过恒星簇的年龄计算,有些恒星的年龄可能比138亿年还要大,这让科学家感到困惑。另外,一些最新的宇宙膨胀速度测量(如超新星观测)显示,宇宙可能比138亿年年轻一些。这说明,我们对宇宙的理解仍然不完全,可能还有未知的物理因素影响着测量结果。

138亿年的宇宙年龄是目前最精准的科学估算,但未来的观测技术更先进时,可能会修正这个数值。无论如何,宇宙的年龄问题不仅仅是一个数字,它关乎我们对宇宙起源的理解。我们知道,宇宙从一个极端炽热的奇点开始膨胀,逐渐演变成今天的样子。但宇宙的未来呢?它会继续膨胀,还是最终会收缩呢?这些问题,仍然等待着科学家们去解答。或许,未来的某一天,我们能更清楚地知道,宇宙到底从何而来,又将走向何方。关于宇宙的年龄,你们有什么看法呢?欢迎大家在评论区进行讨论!我是探索宇宙,我们下期再见。

来源:探索宇宙科普录

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