宇宙年齡138億歲是怎樣測算出來的

2021-01-21 時空通訊

常常在網絡上看到一些人指責說,宇宙大爆炸和宇宙年齡都是科學家們隨意想像出來的。因此就有一些民科也海闊天空的臆想建造一個偉大的理論。但事實並非如此。科學界一切的發現和理論,都是經過若干代科學家長期觀測、建模、實驗,並不斷修正得來的。

這個世界的一切都有年齡,充分證明了時間的存在和一維向前的性質。宇宙也一樣是有年齡的,而且比我們所知的一切都要老。

宇宙是我們這個世界最老的存在,因為這個世界的一切,都是有了宇宙之後才生發出來的。所有物質,從看不到的微觀世界基本粒子,到以光年計的巨大天體,都有一個誕生、成長、成熟、衰老、死亡的過程。

我們通過看一個人的皮膚、頭髮、精神狀態等外觀,通過檢查一個人的骨骼狀態和各項生理指標得出這個人的大致年齡;我們可以通過探查元素同位素的半衰期,計算出地球、月亮等天體的年齡。

那麼宇宙這個萬事萬物的源頭,年齡是怎麼測算得出來的呢?

很多朋友已經介紹了各種方法和通過公式演算,解答了這個問題。時空通訊不再重複這些繁瑣的公式,既然號稱專注於老百姓最通俗的科學話題,那就以通俗的語言來解釋這個問題。

實際上,宇宙的年齡也像我們獲知一個人的年齡一樣,通過觀察類比和測算得來的。

所謂觀察類比,就是查找觀察宇宙中年齡最大的天體,這樣就得出了宇宙不少於這個年齡的結論。

人類通過各種方式得出了地球的年齡在45億歲、太陽的年齡在50億歲左右,而且我們太陽系是第二代恆星,因此宇宙年齡將大大大於這個年齡。

2001年,天文學家通過高精度光譜觀測,首次得到了太陽系外天體放射性同位素釷-232和鈾-238的含量比,從而計算出一顆編號CS 31082-001的恆星年齡為125億歲。2007年,天文學家又用同樣方法發現編號為HE 1523-0901的紅巨星年齡為132億歲。

HD 140283被認為是最古老的恆星之一,測得其年齡為139億歲,但有若干億年的誤差,一般認為這顆恆星最少有132億歲。但進一步研究證明,這顆恆星含有一些重元素,這在宇宙形成初期的第一代恆星中不應該存在,因此有理由認為這顆HD 140283是一顆第二代恆星。由此可以認為宇宙比這顆恆星的年齡要老。

這種簡單直觀的證據,證明了宇宙年齡至少在132億年以上。

現代宇宙年齡最重要的測算方法是哈勃紅移測算法。

哈勃紅移,就是光的都卜勒效應。當用望遠鏡觀測遠方的星系時,高速遠離我們的星系發出的光譜會向紅色的一端移動,越快就紅移越大,這樣我們就可以得到這個天體離開我們的速度。相反,如果高速靠近就會向藍色方向移動,叫藍移。

哈勃紅移是上世紀20年代左右由一批科學家發現並證明的,其中最主要的代表就是美國科學家埃德溫·哈勃。他通過對遙遠星系傳過來的光譜分析發現,所有星系都在遠離我們而去,越遠的星系越快,而且在整個宇宙具有各向同性均勻膨脹的性質。

這個發現被科學界公認,愛因斯坦還由此刪除了相對論中的宇宙常數。根據這個理論,推斷出宇宙最早由一個無限小得奇點膨脹開來,而且宇宙一直在膨脹。

這就為宇宙年齡的測算奠定了基礎。根據這個理論,如果我們知道了宇宙膨脹的速度和星系之間的距離,就能夠測算出宇宙的年齡。

歐洲航天局在2013年用普朗克衛星測得的哈勃常數(宇宙膨脹速度)為67.8公裡/秒/百萬秒差距。

就是說在326萬光年遠的地方星系膨脹的速度為67.8公裡每秒。根據這個常數,我們就能夠得到星系之間退行速度(v)和它們之間的距離(d)有一個正比關係,這樣v=哈伯常數*d。

測出了兩個星系間的退行速度和距離,就能夠推算出大爆炸後兩個星系分開所花費的時間,這個時間就是宇宙的年齡。

時空通訊用這種方法簡單計算出宇宙年齡為144億歲,但科學界經過長期的測算和修正,並結合宇宙微波背景輻射的研究,認為精確的宇宙年齡為138.2億歲。

根據這個方法,還能夠測算出宇宙膨脹到現在的可視範圍為半徑465億光年。

但這個數據受到一個前提條件的約束,就是宇宙膨脹的速率是均衡不變的。

如果過去膨脹速度快,現在變得越來越慢,那宇宙真實年齡就更小,反之就越大。現代研究認為,宇宙膨脹有加快的趨勢。

綜上所述,人類對宇宙的觀測和研究還處於初級階段,不管是對銀河系,還是對宇宙的狀況都還只有一個大致的了解。隨著觀測發現研究的深入,很多數據還會不斷的修正,越來越精確。

時空通訊專注於老百姓通俗的科學話題,歡迎大家都來參與討論。

原創版權所有,抄襲可恥,侵權將會受到追究,請理解支持,謝謝。

相關焦點

  • 宇宙138億年的年齡是怎麼算出來的?
    關於宇宙的年齡,你會發現有各種各樣的說法。目前公認的宇宙年齡大概有138億年的歷史,但有些人認為宇宙年齡沒這麼古老,而另一些人則認為宇宙的歷史是無窮無盡的,根本就沒有開始!持不同看法的人其實他們心裡的宇宙模型不一樣,例如有些人認為宇宙一直存在,那麼談年齡就沒有任何意義!
  • 宇宙的年齡是怎樣測算出來的?有沒有檢驗這個年齡的方法?
    這是一個隨時間演化的漫長過程,因此這就又給我們提出了一個新的問題:既然宇宙是從無到有的,就像一個人從誕生到成年,那麼宇宙現在的年齡是多少?也就是說,我們可以用多少種獨立的方法來測量宇宙的年齡?其實有很多種測量方法和證據都指向了138億年的宇宙年齡,可以說跟指向暗物質的證據一樣多。
  • 最新研究再次證實宇宙年齡為138億歲,宇宙是世界上最老的存在!
    這個世界上的一切都有年齡,也充分地證明了時間的存在和一維向前的性質,宇宙也同樣存在年齡一說,而且它比人類所知的一切都要老,可以說,宇宙是這個世界上最老的存在,因為這個世界的一切,都是在宇宙之後生發出來的,所有物質,例如,從看不到的微觀世界基本粒子,到以光年計的巨大天體,它們都有一個誕生、成長、成熟、衰老、死亡的過程,人類通過觀察一個人的皮膚、頭髮、精神狀態等外觀,亦或是檢查一個人的骨骼狀態和各項生理指標
  • 宇宙年齡138億歲,半徑卻有465億光年,這裡面有什麼矛盾嗎?
    科學界對宇宙年齡還沒有一個準確的共識,138.2億歲只是一個比較廣泛的認可,但近來測得的哈勃常數值變化較大,因此宇宙年齡測算頗有爭議。2019年9月德國科學家利用引力透鏡效應測算出的哈勃常數為82.4km/(s.Mpc),如果根據這個數值來推算,宇宙的年齡只有114億歲,這樣就年輕了20多億歲。
  • 宇宙年齡已有138.2億年,天文學家如何知道的?
    2013年3月21日,歐洲航天局公布了宇宙的精確年齡已有138.2億歲。「宇宙微波背景輻射法」是根據宇宙微波背景輻射記錄下來宇宙初期光譜細微的密度擾動的信息,然後用理論計算出宇宙膨脹的尺度。這種測量法得到了一個67.8km/s/Mpc左右的精確數據,由此推算的宇宙年齡大約是137~138億年。
  • 宇宙年齡138.2億年怎麼來的?依據什麼原理測量?
    現在科學公認,宇宙的年齡已經有138.2億年了。那你知道這個年齡是怎麼測定的嗎?它的測量原理是什麼呢?測量的依據是什麼呢?其實這一切都是建立在宇宙大爆炸的理論之上,科學家們建立的大爆炸理論認為,宇宙起源於138.2億年的一次突然的爆炸。從那個時候開始,時間才具有意義。
  • 138億年!這個年齡是否適用宇宙中所有的觀察者?
    ——尤瓦爾·涅曼說到的宇宙的年齡,我們可以根據宇宙的各個階段的膨脹歷史和宇宙中存在的古老星團推斷出,我們的宇宙起源於138億年前的大爆炸,這個138億年是大爆炸以來我們地球上的人類所經歷的時間,既然時間是相對的,那麼對於宇宙其他部分的觀察者來說宇宙的年齡意味著什麼?
  • 宇宙真實年齡多大?到底是125億歲?還是138億歲?
    金氏世界紀錄認證,世界上最長壽的人類活了134歲。不過在自然界中,有一些生物的壽命往往可以達到數百年,例如:烏龜、管蠕蟲、燈塔水母、海洋圓蛤等等。但是相對於浩瀚無窮的宇宙來說,幾百年的時間真的太短了。
  • 對宇宙微波背景,進行的新研究:再次證實宇宙的年齡為138億歲!
    宇宙到底有多大年齡?科學家們幾十年來一直在爭論這個問題。近年來,新的科學測量表明,宇宙可能比之前估計的要年輕數億歲。現在,一個國際天體物理學家團隊(包括石溪大學的Nelima Sehgal博士)在一系列論文中發表的新研究表明:宇宙大約有138億年的歷史。
  • 宇宙年齡除了138億歲、120億歲、145億歲,現在又測出126億歲
    俄勒岡大學天文學家領導的研究小組利用50個星系,與地球的已知距離來改進哈勃常數計算,估計宇宙的年齡為126億歲。對使宇宙誕生的宇宙大爆炸進行年代測定的方法依賴於數學和計算模型,使用對最古老的恆星、星系的行為和宇宙膨脹速度的距離估計,其方法是計算所有對象需要多長時間才能返回到開頭,一個關鍵計算是哈勃常數,以天文學家埃德溫·哈勃的名字命名。
  • 年齡138億歲,直徑930億光年,你所了解的宇宙真是這樣的嗎?
    宇宙真是像你了解的那般嗎?直徑930億光年,年齡138億歲? 現在人類已知在宇宙中光速是最快的,而且宇宙的年齡大約是138億歲左右。肉的直徑大約是930億光年。
  • 宇宙年齡138億年,宇宙直徑930億光年,光速最快,這不矛盾嗎?
    我們在談論宇宙的空間大小和時間概念時,經常會提及或者看到宇宙年齡138億年和可觀測宇宙直徑930億年,這兩組數字都還有「億」這個字眼,都是表明宇宙時間發展演化特徵的標量,按理說宇宙向外膨脹,即使給它最快的膨脹速度光速,宇宙的可觀測半徑也會只有138億光年呀,但是為何會有直徑930億光年這麼大呢
  • 還是138億歲!古老光線確定宇宙年齡—新聞—科學網
    大爆炸繪圖 圖片來源:Andrea Danti / stock.adobe.com   宇宙的年齡到底有多大了
  • 宇宙的年齡真的是138億年嗎?怎麼計算出來的?
    這是我們銀河系中年齡最大的恆星的數位化測量圖像。這顆老化的恆星編號為HD140283,距離我們超過190光年。NASA / ESA哈勃太空望遠鏡用於縮小恆星距離的測量不確定性,這有助於改進145億年(正負8億年)更精確年齡的計算。這可以與一個擁有138億年歷史的宇宙(在不確定性範圍內)相協調,但不會與一個年僅125億年的宇宙相協調。
  • 光速最快,宇宙年齡138億歲,可是宇宙那麼大,與理論矛盾嗎?
    在宇宙中光速最快,宇宙的年齡是138.2億歲,宇宙的直徑930億光年,這難道不矛盾嗎?宇宙的年齡對於研究宇宙學很重要,它是宇宙模型裡的一個重要的基本參量,精確地知道宇宙的年齡有助於人們了解宇宙的起源以及演化過程。
  • 宇宙才誕生了138億年,為何可觀測宇宙的直徑卻達到了930億光年?
    但是宇宙大爆炸理論又提出,宇宙誕生於138億年前的一次大爆炸,如果說光速是宇宙速度的上限,為什麼138億年後,宇宙的大小不是138億光年的半徑範圍?這中間是否存在矛盾?首先我們要從宇宙的誕生開始說起。那麼138億年這個精確的數又是如何得到的?儘管對於宇宙的年齡一直都有爭議,因為提出一個理論,總要需要經過無數次的實驗修改才能被廣泛的接受。宇宙至今存在了138億年,其實這個數據的誕生還是要功歸於哈勃的努力。
  • 宇宙138億歲,這顆恆星卻有160億歲!比宇宙還要古老?
    奇點大爆炸理論的證據之一宇宙微波背景告訴我們,我們的宇宙大約誕生於138億年前。而這顆編號為DH140283的恆星,居然比宇宙還要古老。於是人們將《聖經》中活了969歲的長老「瑪士撒拉」之名,賜予了這顆恆星。
  • 宇宙年齡究竟幾何?宇宙的最新年齡137.7億歲
    宇宙年齡究竟幾何?宇宙的最新年齡137.7億歲 2021-01-14 10:17:28 來源:科技日報 宇宙年齡究竟幾何?這一問題一直讓科學家們爭論不休。
  • 不應該存在的恆星,宇宙僅有138億歲,它卻有144.6億年的壽命!
    在2000年的時候,科學家根據衛星傳回的數據認為,這個恆星已經在宇宙當中存在了160億年,宇宙誕生也不過138億年而已,這顆恆星位於宇宙當中,為何它的壽命超出了宇宙本身的年齡呢?怎麼可能會存在比宇宙還要古老的恆星呢?
  • 宇宙誕生138億年是怎樣算出來的?
    據ETtoday:外媒報導,宇宙已經誕生138億年。這麼「落落等」的漫長時光旅程,長度要比人們日常生活中比較容易理解的數百年、或者數千年時間要長許多許多。那麼天文學家們是怎麼算出這個天文數字的呢?美國《科學美國人》(Scientific American)雜誌網站10日報導,宇宙的年齡肯定至少跟與人們可以在其中發現的最古老事物一樣老。因此,測量宇宙年齡的一個直接方法,就是尋找古老的恆星。報導說,星群中的恆星都是同時誕生的。透過觀察星群的「主序演化」,可以相當準確的測定恆星年齡。 一顆恆星一生中最漫長的階段都在燃燒氫。