宇宙七问
2021-09-02石无鱼
科学之谜 2021年6期
关键词:模型
石无鱼
宇宙年龄有多大?
一个世纪前,如果你问宇宙学家:“宇宙年龄有多大?”回答多半是“无限大”。通过这一回答,他也巧妙地回避了“宇宙是如何形成的”这一问题。因为年龄无限大,当然也就没有开始,没有终结。甚至连爱因斯坦也不能免俗,这种看法体现在他在1917年提出的静态宇宙模型中。
万有引力塑造了宇宙。在广义相对论中,引力被描述为有质量的物体对其周围时空的弯曲。1920年代中期,比利时天体物理学家乔治·勒梅特证明,根据广义相对论,宇宙不是静止的,而是膨胀的,因此倒溯回去,必有那么一个时刻,宇宙中所有的一切都包含在一个极其微小的“原始原子”中。不过,这个想法太惊世骇俗了,当时很多人无法接受。
1960年代,勒梅特的思想时来运转,当时天文学家发现了宇宙中最古老的光——宇宙微波背景辐射。这表明宇宙中的一切确乎都始于一个温度极高,密度极大的状态:大爆炸。
如今,大多数宇宙学家确信大爆炸发生在138.5亿年前。这个数字是基于宇宙膨胀速率计算出来的,会有一些误差,因为目前有两种估计宇宙膨胀速率的方法,给出的值有些出入(见“宇宙膨胀有多快?”)。考虑到误差,宇宙年龄的范围在120亿至145亿年之间。
这个数值可信吗?我们可以参照已知的最古老恒星加以核对。HD 140283是一颗古老的恒星,因为它几乎完全由氢和氦组成,而氢和氦是大爆炸之初宇宙中存在的主要元素,其他元素都要待到后来才能合成。天文学家估计HD 140283的年龄是144.6±8亿年,跟宇宙的年龄非常接近。……
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