哈勃常數的倒數即宇宙的年齡,這怎麼會是巧合?

2020-12-11 天文在線

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

宇宙年齡與哈勃常數的巧合論,真假難辨!

(圖為哈勃常數,哈勃定律中河外星系退行速度同距離的比值 它是一個常數,即哈勃常數,常用H表示,歐洲航天局於2013年3月21日宣布,根據普朗克衛星的測量結果得出新的哈勃常數值為67.80±0.77(km/s)/Mpc(Mpc表示百萬秒差距,大約為300萬光年),即在每增加300萬光年的距離上(或每過300萬年),星系遠離地球的速度增大67.80±0.77千米每秒。圖源:Futurism)

確有巧合一說,但這問題卻一直深深地困惑著宇宙學家。

誠然,哈勃常數與宇宙年齡互為倒數。即是說,常數為70千米/(秒·百萬秒差距),宇宙年齡就是140億年,這一數值是對宇宙年紀的精準估算。

如果把宇宙膨脹速率看作恆量(即不考慮重力影響),那140億年的確就是宇宙的估計年齡。

相反,如果我們生活的宇宙包含100%冷無壓物質(「普通」物質是處在非相對論性溫度中,即暗物質),宇宙的估計年齡就該是140億的三分之二,即93萬億年。但這也太年輕了,我們已知的星體至少都有130億年的高齡。

但我們實際居住的宇宙包含70%的暗能量。40~50億年前,暗能量成為宇宙的主要成分。自此,暗能量對重力的排斥效應就不斷加速宇宙膨脹速率。在此基礎上估算宇宙年齡,於是有了宇宙年齡為138億年的著名論斷,這幾乎就是哈勃常數的倒數。

(宇宙的年齡 圖源:Medium)

這一巧合在宇宙歷史中只此一次。幾十億年前,宇宙年齡小於哈勃常數倒數數值;幾十億年後又會大於這一數值。所以是的,這儼然是個巧合。我們只是剛好處在宇宙年齡等於哈勃常數倒數的時代。

需要弄清楚的是,是否這不僅僅是個巧合。要是我們完全把宇宙膨脹搞了錯呢?要是我們用的標準,ΛCDM宇宙模型(也稱作「協調」模型)壓根就不對呢?

有時候,巧合就僅僅是巧合。而有時候,甚至很多時候,巧合——尤其是自然界中的巧合——往往指示著更深層的東西。就這個問題來說結論尚未分曉,但有些事情還是值得深思。

哈勃常數的倒數等於宇宙的年齡,不是巧合

來看看我的「超幾何宇宙理論」(簡稱HU理論)了解該問題吧。

其實宇宙包含另一重空間維度,我們所居住的宇宙是一個以光速不斷延伸的超球面的超曲面。

如圖,所有面都是三維曲面。

如果看另一個橫截面,哈勃常數的含義就清晰明了了:

這是空中順著單個方向的橫截面,任意方向的橫截面都行。

假定這是個以光速膨脹的宇宙,其半徑增速則為c*t

根據簡單三角函數,可得:v=cd/R0=H0d

則H0=c/R0

可證,這並不是個巧合。問題在於,現在人們囿於宇宙只有三個空間維度的主流觀點,科學家正嘗試從另一個角度來解釋宇宙。

用上述等式和短距1a型超新星距離:

可得:H0=70.878 km/s/mpc 即表明宇宙年齡是138億年。所以,絕非是巧合!!!

該數值在就算落在71~72之間結論也不會變,所以我接受主流觀點對宇宙年齡或H0值的認識。這對我的理論並無影響。

閱讀底下兩個連結。第一個連結中我說明了愛因斯坦方程式並未準確預測宇宙,且天文觀測是支持HU拓撲學的——HU拓撲學主張宇宙是一個以光速延伸的超球面的超曲面。

既然HU拓撲學無法解釋愛因斯坦方程式,那愛因斯坦方程式自然就不能解釋宇宙!就這麼簡單。

首先,這一數值並不就等於宇宙年齡。哈勃常數的倒數又稱作「哈勃時間」,它只是大概接近宇宙年齡。如果宇宙以恆定的速率膨脹,那它就是宇宙年齡,然而事實並非如此——質量延緩了宇宙膨脹,顯然又有暗能量能加速宇宙膨脹。

但哈勃常數描述的是星系在每遠離地球特定距離時增加的速度。這就可得反時單位。打個簡單的比方,假設我扔一顆球,觀察發現這顆球每下降1米速度增加2.2米/秒,也就是說它下降1米耗時0.45秒。故只要確定球的加速度恆定,測出球的速度和位置,即使是在下落過程中才測量,也能算出它降落的起始時間。

(圖為哈勃定律公式,哈勃定律通常被用來推算遙遠星系的距離。v表示星體遠離地球的速率,H為哈勃常數,d為星體相對地球的距離。圖源:astropt)

故此我們就能以星系測星系,但光傳播到我們這是有時間差的,我們可以用時間來測量星系的位置和速度——就像扔球的例子,想像我扔的是一箱子球,有的卻只是每顆球下落時的唯一一項測量數值。

宇宙學家們都還在思考這些球是什麼。宇宙黑暗,我們無法看清。它或許是一種能量,應為它的行跡就像是宇宙膨脹過程中釋放的一種能量。

作者: quora

FY: %%

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 哈勃常數的倒數等於宇宙的年齡。這會是巧合嗎?
    是的,哈勃參數的大小是時間的倒數,哈勃常數70 km/s/Mpc換算成倒數也就是140億年,這恰好就是宇宙的估計年齡。 如果膨脹率是恆定的(即如果沒有萬有引力),這確實是宇宙的估計年齡。 相反,如果我們生活在一個只由寒冷、無壓物質(非相對論溫度下的正常物質,或暗物質)構成的宇宙中,宇宙的估計年齡將會是這個數值的三分之二,大93億年,而考慮到我們所知的天體至少有130億歲,這顯然太年輕了。
  • 兩次哈勃常數測量結果不一致,如何計算宇宙隨時間膨脹的速度?
    兩次哈勃常數測量結果不一致根據一項新的研究結果來看,宇宙的實際擴張速度和我們之前所預期的並不一致,這同時也意味著:一些新的物理學內容,需要天文學家們納入關於宇宙運作的相關理論中。修訂之後的宇宙擴張速度,比之前大爆炸後不久所觀測到的宇宙軌跡預測速度要快10%左右。
  • 新哈勃常數測量,讓宇宙膨脹率又多一層迷霧!到底哪個是準確的?
    這一修正後的測量結果來自美國宇航局哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope),成為天體物理學中一個備受爭議問題的核心。這個問題可能會導致對宇宙基本性質的新解釋。近一個世紀以來,科學家們已經知道宇宙正在膨脹,這意味著宇宙中星系之間的距離每秒鐘都在變得越來越大。但是,空間究竟在以多快的速度擴張,這一被稱為哈勃常數的數值,仍然難以捉摸。
  • 宇宙膨脹背後的故事:宇宙的年齡
    哈勃大大地擴展了宇宙的浩瀚。愛因斯坦在正式放棄宇宙常數、靜止模型後,在1931年4月又發表了一篇論文,採用弗裡德曼的宇宙模型再度估算宇宙的大小,還有隨新模型而出現的宇宙年齡。 勒梅特、哈勃發現的宇宙膨脹規律是我們在地球上觀察的星體徑向速度與它們的距離成正比,比例係數便是所謂的「哈勃常數」。這個常數一般用天文單位表達,顯得挺複雜。
  • 哈勃常數之爭 宇宙膨脹研究引領物理學新方向—新聞—科學網
    但基於若干天文臺的測量,宇宙學家得以預測年輕宇宙將如何進化,包括在歷史的任意時間節點上膨脹得有多快。多年來,這些預測同針對當前宇宙膨脹速度的直接測量結果(被稱為哈勃常數)並不一致。 哈勃常數得名於發現了宇宙在不斷膨脹的卡內基天文臺天文學家Edwin Hubble。而通過觀測附近星系以多快的速度遠離銀河系,利用被稱為「標準燭光」的已知恆星固有亮度,科學家便能計算出哈勃常數。
  • 最新「哈勃常數」測量表明:宇宙「標準模型」本身可能出了問題!
    用國際射電望遠鏡進行的一組新精確距離測量,極大地增加了理論家需要修改描述宇宙基本性質「標準模型」的可能性。新的距離測量使天文學家能夠改進對哈勃常數(宇宙膨脹率)的計算,這個值對於測試描述宇宙組成和演化理論模型很重要。問題是,當應用於普朗克衛星對宇宙微波背景的測量時,新的測量加劇了之前測量哈勃常數與模型預測值之間的差異。
  • 哈勃定律下的宇宙膨脹理論
    哈勃用此方法測量了多個星系的距離與它們發出的光線的頻移,並把它作成了一張圖,以距離D為縱坐標,以光線的頻移程度(也即相對速度V)為橫坐標,結果發現它們之間呈線性關係,距離我們越遠的天體紅移程度越大。當時天文學家普遍的觀點認為宇宙中離我們遠去和向我們的接近的天體數量是相當的,所以觀測到的藍移和紅移的數量應該差不多。
  • 宇宙自然生命簡史:26 超弦和宇宙年齡
    這實在是一個非常遙遠的距離,但宇宙實在是更大,以至於常要用「百萬秒差距」來說事。哈勃常數表示的就是每百萬秒差距,速度為多少千米每秒。因此,當一個天文學家說哈勃常數是 50 時,完整的意思就是「每百萬秒差距 50 千米每秒」,也就是說,如果一個星系距離我們 1 百萬秒差距的話,它的退行速度就是 50 千米/秒。用公式表示的話,就是v/d=50(千米/秒)。
  • 宇宙常數二
    1080核子,大小為1040費米,年齡為1040吉菲。這說明光速的確驚人,但人類糟糕的心情似乎來得更快。光速,符號為c,即光波傳播的速度。真空中的光速是一個重要的物理常數。 3、理想氣體常數物質的三種形態:固態、液態和氣態(第四種形態即等離子形態)。玻義耳發現了氣壓與氣體體積之間的關係,一個多世紀之後,法國科學家雅克·查理與約瑟夫·蓋伊盧薩克又發現了氣體體積與溫度之間的關係。
  • 科學家計算出的宇宙年齡和大小,真的準確嗎?
    而我們所熟知的宇宙年齡一般是通過哈勃常數來計算的。最開始的時候,人們認為宇宙是一成不變,亙古永存的!但哈勃望遠鏡的觀測數據告訴了人們一個事實:銀河系周圍的星系正在遠離銀河系,而且這種現象在整個宇宙中普遍存在!
  • 宇宙年齡138億年,直徑卻達到920億光年,難道不是前後矛盾嗎?
    這句話沒錯但沒說完,少說了一個前提,那就是在靜止的平直空間前提下。忽略了這個的前提,才會有題主的疑問。在膨脹的宇宙中,光跑一年的距離遠不只一光年。所以在138億年的時間中,光可以達到460億光年(可視宇宙半徑)之遠,並不是什麼悖論問題。如果說,宇宙年齡有138億年,可視宇宙的直徑有282億秒差距(1秒差距=3.26光年),你或許就感覺不到悖論的意味了。我們如何判定宇宙年齡?
  • 愛因斯坦引入宇宙常數到底是不是錯誤的
    愛因斯坦認為,當對許多恆星進行適當的平均時,宇宙是均勻的,本質上是靜態的,但是廣義相對論方程似乎不允許一個物質均勻分布的宇宙有一個獨立於時間的解。所以愛因斯坦修正了他的方程,加入了一個新的項,稱之為宇宙常數。後來哈勃發現宇宙不是靜止的,而是膨脹的。愛因斯坦對此感到後悔不已,他原來的方程本可以預測宇宙膨脹的,他卻無謂地破壞了他的原方程。
  • 掌握了這些知識,你也能計算出宇宙的年齡
    這些都幾乎等於宇宙的公認年齡,但不完全。此外,它們幾乎相等,但相差大約相同,哈勃常數的兩個估計值相差9%左右。然而,你不能簡單地改變宇宙的年齡,改變哈勃常數,有一個微妙但至關重要的原因,為什麼會是這樣。
  • 宇宙的年齡是怎樣被計算出來的?
    宇宙既然留下了它演化的信息,那我們當然可以計算出它的年齡。現在科學界普遍認為宇宙的年齡在130億~140億年間,這個時間是怎樣計算出來的呢?在通常演化的宇宙模型裡,宇宙年齡指宇宙標度因子為零起到時刻的時間間隔。
  • 我們怎麼測量宇宙的年齡和大小?
    圖解:哈勃太空望遠鏡在1996年和1997年拍攝的星系NGC4603的圖像。天文學家利用這個星系中近50個造父變星確定了它距我們1.08億光年遠。這是在HST項目中用來確定哈勃常數值的最遙遠星系。他們通過兩種方式來估測宇宙的年齡:(a)尋找最古老的恆星;(b)測量宇宙的膨脹率來推斷宇宙大爆炸時間。最古老的恆星天文學家通過研究球狀星團來計算宇宙中一些古老恆星的年齡。
  • 宇宙、太陽系以及地球的年齡幾何?這些又該如何測定?
    科學家們說地球有46億年的歷史,而宇宙有100億到200億年的歷史。在60年代,科學家們發現了他們認為是大爆炸殘留物的背景輻射,而這是真的嗎?如果這是我們建立大爆炸理論基礎的證據,那麼,宇宙的歷史是否可能比100億年到200億年還要長,即使我們還沒有看到任何依據?另外,為什麼我們如此確定地球有46億年的歷史?
  • 物理學教授:哈勃定律是一個強大工具
    這就是所謂的哈勃定律,20世紀20年代末,哈勃望遠鏡的觀測實現了對它的論證。事實證明,如果假設宇宙是均勻和各向同性的(我們認為確實如此),那麼哈勃定律也可以通過理論來預測距離。星系後退速度與星系距離的比例常數稱為哈勃常數。
  • 13個宇宙常數
    美國加利福尼亞州立大學數學教授詹姆士·斯坦因介紹了13個宇宙常數,包括萬有引力常數、光速、絕對零度、哈勃常數、普朗克常數等。
  • 宇宙在膨脹,人們是怎麼發現的?|宇宙學漫談
    (下)哈勃在1929年發表的星系速度(縱坐標)與距離(橫坐標)關係圖[2]。我們可以利用哈勃關係,從觀測到的紅移,去估計星系的距離。但這就要求先用「紅移無關」的方法先精確測出一批星系的距離,定出哈勃常數。歷史上哈勃常數不斷修正,一開始哈勃測出來的H=500(單位是km s-1Mpc-1),1936年哈勃考慮了星際消光,改為526。
  • 被愛因斯坦視為最大錯誤的宇宙常數,真的是一個失敗的作品嗎?
    愛因斯坦認為自己一生中最大的錯誤,是宇宙常數Λ,在愛因斯坦看來,這是一個失敗的作品,然而現實卻再度和愛因斯坦開了一個大玩笑。隨著對宇宙認識的深入探索,被愛因斯坦宣告「死刑」的宇宙常數卻在宇宙學中重新復活,科學家認為它蘊含著無窮的價值。這究竟是怎麼回事呢?