宇宙年齡(universe，age of)宇宙從某個(gè)特定時(shí)刻到現(xiàn)在的時(shí)間間隔。對(duì)于某些宇宙模型，如牛頓宇宙模型、等級(jí)模型、穩(wěn)恒態(tài)模型等，宇宙年齡沒(méi)有意義。

 宇宙年齡定義

在通常的演化的宇宙模型里，宇宙年齡指宇宙標(biāo)度因子為零起到現(xiàn)在時(shí)刻的時(shí)間間隔。通常，哈勃年齡是宇宙年齡的上限，可以作為宇宙年齡的某種度量。根據(jù)大爆炸宇宙模型推算，宇宙年齡大約200億年。

年齡推算

宇宙年齡為一百二十五億年。

推算方法

科學(xué)家利用望遠(yuǎn)鏡觀察最老的星球上的鈾光譜，從而估計(jì)宇宙的年齡是一百二十五億年?？茖W(xué)家對(duì)宇宙(Universe)的年齡有不同的估計(jì)，根據(jù)不同的宇宙學(xué)模型(cosmologicalmodels)，科學(xué)家估計(jì)宇宙的年齡是介乎一百億至一百六十億之間;2001年科學(xué)家利用南歐洲天文臺(tái)(EuropeanSouthernObservatory)的望遠(yuǎn)鏡，觀察一顆稱CS31082-001的星球，量度星球上放射性(radioactive)同位素(isotope)鈾-238(Uranium-238)的光譜(spectrum)，從而計(jì)算出這星球的年齡是一百二十五億年，這個(gè)估計(jì)的誤差大約三十億年，是亦即是說(shuō)，宇宙的年齡至少有一百二十五億年，這是科學(xué)家第一次量度太陽(yáng)系(SolarSystem)以外鈾含量的研究。

科學(xué)家解釋說(shuō)，這個(gè)方法和在考古學(xué)(archaeology)上使用碳-14(Carbon-14)同位素量度物質(zhì)的年齡一樣，鈾-238同位素的半衰期(half-life)是四十四億五千萬(wàn)年;半衰期是放射性元素(element)自動(dòng)蛻變成為其它元素，至它本身剩下一半時(shí)所需要的時(shí)間。

科學(xué)家指出，在宇宙開(kāi)始時(shí)，大爆炸(BigBang)會(huì)產(chǎn)生氫(hydrogen)、氦(helium)和鋰(lithium)等元素，而比較重的元素是在星球內(nèi)部產(chǎn)生，當(dāng)星球死亡時(shí)，含有重元素的物質(zhì)會(huì)散布到周圍的空間，然后和下一代個(gè)的星球結(jié)合;其實(shí)，地球上黃金(gold)也是從爆炸了的星球來(lái)。

因此，愈老的星球上的重元素，也會(huì)愈少，科學(xué)家認(rèn)為，一些比較老的星球的重元素含量，只有太陽(yáng)(Sun)的二百分之一。科學(xué)家曾經(jīng)嘗試?yán)免Q-232(Thorium-232)同位素來(lái)估計(jì)宇宙的年齡，釷是一種放射性金屬元素，與中子(neutron)接觸時(shí)會(huì)引起核分裂，產(chǎn)生原子能源(atomicenergy)，不過(guò)，釷的半衰期是一百四十億五百萬(wàn)年，半衰期比較鈾-238長(zhǎng)，因此，估計(jì)的誤差也比較大。

年齡將增加

2006年8月7日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志刊載文章說(shuō)，一個(gè)由天文學(xué)家組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一份最新報(bào)告稱，宇宙的年齡可能比原先設(shè)想的還要早20億年。科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)一個(gè)比原先預(yù)想還遠(yuǎn)15%的鄰近星系，這意味著宇宙的年齡可能少估計(jì)了15%。但是另一些專家認(rèn)為現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)過(guò)早。

天文學(xué)家們通過(guò)觀測(cè)一顆階段性改變亮度的特殊行星，已經(jīng)成功測(cè)定出許多遙遠(yuǎn)星系的相對(duì)距離。但是為了知道這些星系距離人們究竟有多少光年，科學(xué)家們需要直接計(jì)算銀河系和一些星系之間的距離。這樣的測(cè)量很難進(jìn)行。多少前以來(lái)，唯一測(cè)量出的可信的距離是鄰近的大麥哲倫星系，但是一些天文學(xué)家擔(dān)心它不同尋常的化學(xué)構(gòu)成會(huì)影響計(jì)算。

現(xiàn)在，華盛頓卡耐基研究所的阿切斯特·波南斯和他的同事已經(jīng)在銀河系的“鄰居”三角座星系中觀測(cè)到一顆正在逐漸暗淡的失色雙星。這個(gè)系統(tǒng)中的兩顆星星在它們的軌道上互相穿越，觀測(cè)這兩顆星星互相黯淡的過(guò)程讓天文學(xué)家們可以忽略兩顆星星的大小和它們釋放的能量。比較觀測(cè)到的亮度揭示了行星離地球的距離。

這個(gè)結(jié)果刊登在美國(guó)《天文物理期刊》上，它測(cè)算出三角座星系(同樣被稱為M33星)距離地球300萬(wàn)光年，比通常人們認(rèn)為的260萬(wàn)光年遠(yuǎn)了15%，后者是通過(guò)其他非直接的技術(shù)測(cè)量得出的。如果300萬(wàn)年這個(gè)數(shù)據(jù)得到確定，新的距離暗示更遠(yuǎn)的星系都將比原先遠(yuǎn)15%，因?yàn)橄鄬?duì)距離不會(huì)改變。而且因?yàn)橛钪娴拇笮『湍挲g都以星系距離為基礎(chǔ)，結(jié)果宇宙的年齡從137億年增加到了157億年。

宇宙年齡可能更長(zhǎng)

德國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，宇宙深處的一個(gè)類星體上鐵物質(zhì)含量要遠(yuǎn)多于太陽(yáng)系中任何一個(gè)星體。由于天體中鐵物質(zhì)的形成需要極漫長(zhǎng)的時(shí)間，在與太陽(yáng)系天體鐵物質(zhì)含量對(duì)比的基礎(chǔ)上，科學(xué)家提出宇宙年齡可能大于此前人們的猜測(cè)。

馬普學(xué)會(huì)地外物理學(xué)研究所和歐洲航天局的科學(xué)家們借助XMM-NEWTON空間射線望遠(yuǎn)鏡對(duì)這一編號(hào)為“APM08279+5255”的類星體上所含成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然該類星體中似乎并不存在氧元素等，但其鐵物質(zhì)含量大約是太陽(yáng)系中單個(gè)星體的3倍左右。

科學(xué)家介紹說(shuō)，根據(jù)現(xiàn)有認(rèn)識(shí)，類星體及其所含鐵物質(zhì)是在宇宙大爆炸后15億年左右才逐漸形成的，而天體中的鐵物質(zhì)是在宇宙中星體燃燒爆炸之后經(jīng)過(guò)聚變反應(yīng)后形成的，也就是說(shuō)，某個(gè)天體上的鐵物質(zhì)只能在數(shù)十億年時(shí)間內(nèi)才逐漸積聚起來(lái)?，F(xiàn)有研究認(rèn)為，宇宙的年齡至少為125億年，太陽(yáng)系形成的時(shí)間約在90億年前。因此，以太陽(yáng)系天體中鐵物質(zhì)含量做對(duì)比，科學(xué)家認(rèn)為這一新發(fā)現(xiàn)或者表明宇宙中存在一類人們迄今并無(wú)認(rèn)識(shí)的富含鐵物質(zhì)的星體，或者表明宇宙年齡要大于此前的猜測(cè)。

類星體

類星體是宇宙中一類體積相對(duì)較小，但能量巨大的天體。該類天體在一般光學(xué)觀測(cè)中類似恒星，但在分光觀測(cè)中，它的譜線具有很大的紅移，與恒星并不相同，因此被稱為類星體。中國(guó)學(xué)家蔡星宇曾推測(cè)說(shuō)宇宙至少有一億歲。

測(cè)定

波南斯的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)做了“非常扎實(shí)的工作”，美國(guó)加州卡內(nèi)基天文臺(tái)的宇宙學(xué)家溫迪·弗里德曼說(shuō)，她從20世紀(jì)90年代就開(kāi)始領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)大型的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)測(cè)定宇宙距離的范圍。但是，她也認(rèn)為，需要在一個(gè)星系中再找一對(duì)“黯淡的雙星”來(lái)改變?nèi)藗儸F(xiàn)在對(duì)于宇宙年齡的想法。

夕法尼亞州的維拉諾瓦大學(xué)的天體物理學(xué)家愛(ài)德華·希安也同意這個(gè)觀點(diǎn)。他開(kāi)拓了在鄰近大麥哲倫星系測(cè)試黯淡的雙星技術(shù)。他說(shuō)。只有一顆星來(lái)說(shuō)明結(jié)論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。同時(shí)，他還同樣擔(dān)心，波南斯團(tuán)隊(duì)使用了一顆閃亮的行星，而非黯淡的雙星，因?yàn)樗J(rèn)為他們的理論模型還不是很扎實(shí)。“我的設(shè)想是三角座星系應(yīng)該沒(méi)有那樣遙遠(yuǎn)，”他說(shuō)，“它可能會(huì)再次向地球移動(dòng)。”

研究理論

宇宙始于何時(shí)?將止于何時(shí)?這是宇宙留給人類最為神秘，也最難解釋的謎題。雖然宇宙大爆炸說(shuō)已經(jīng)深入人心，人們已經(jīng)默認(rèn)了宇宙誕生于近140億年前的一次大爆炸中，宇宙萬(wàn)物、星系、地球、生命都是在大爆炸之后逐漸形成的。然而，在這個(gè)理論出世之后，很多人也提出了另外一個(gè)問(wèn)題：在宇宙大爆炸之前發(fā)生了什么?5月5日《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇研究論文稱解答了這個(gè)讓科學(xué)家們?yōu)橹疇?zhēng)論不休的謎題。美國(guó)普林斯頓大學(xué)的波爾·施泰恩加德和英國(guó)劍橋大學(xué)的尼爾·圖爾克這兩名理論物理學(xué)家在這篇論文里共同提出了一個(gè)理論，即宇宙大爆炸發(fā)生了不止一次，宇宙一直經(jīng)歷著“生死輪回”的過(guò)程，而人們所認(rèn)為的140億年前的宇宙大爆炸并非宇宙誕生的絕對(duì)起點(diǎn)，那只是宇宙的一次新生。

神秘能量

誰(shuí)讓宇宙加速膨脹讓科學(xué)家們注意到宇宙大爆炸不僅只有一次的是被科學(xué)家拋棄后又重新拾起的“宇宙常量”。所謂宇宙常量，是對(duì)真空中的能量的數(shù)學(xué)表述，并用希臘字母的第11個(gè)字母“拉姆達(dá)”表示，這種能量也被認(rèn)為是神秘的“暗能量”，而這種神秘能量正在讓宇宙不斷加速膨脹。

美國(guó)太空網(wǎng)5月8日對(duì)英美科學(xué)家這一研究的報(bào)道中稱，當(dāng)初愛(ài)因斯坦首次提出宇宙常量時(shí)，是想證明在宇宙間存在一種能量抗衡著星體間的重力作用，使得各星體不會(huì)因?yàn)橄嗷サ奈系揭黄?，最終讓整個(gè)宇宙的物質(zhì)都融合成一體，因此他也想證明宇宙是靜止的，沒(méi)有生長(zhǎng)也沒(méi)有萎縮。但沒(méi)過(guò)多久，愛(ài)因斯坦就拋棄了這個(gè)理論，他稱自己犯下了一生“最大的錯(cuò)誤”。因?yàn)榻?jīng)他自己的廣義相對(duì)論公式的計(jì)算，宇宙正在膨脹，而天文學(xué)家埃德溫-哈勃經(jīng)過(guò)觀察也證實(shí)了宇宙確實(shí)在膨脹。

20世紀(jì)90年代末期，“拉姆達(dá)”被科學(xué)家們重新拾起，這時(shí)一些天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙不僅僅在膨脹，而且速度正在加快，科學(xué)家們不知道是什么樣的神秘力量導(dǎo)致了這一結(jié)果，于是“暗能量”這個(gè)詞便產(chǎn)生了。并且科學(xué)家們認(rèn)為“暗能量”就是宇宙常量“拉姆達(dá)”，在宇宙大爆炸后“拉姆達(dá)”沒(méi)有和重力“平分天下”，保持宇宙的平衡，而是從重力手中奪權(quán)，使星體間越來(lái)越遠(yuǎn)，宇宙不斷膨脹。

宇宙常量應(yīng)該幾何

宇宙常量該有多大，這是宇宙大爆炸發(fā)生次數(shù)的關(guān)鍵。美英科學(xué)家波爾·施泰恩加德和尼爾·圖爾克就是在對(duì)宇宙常量的大小計(jì)算中發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸不應(yīng)該只發(fā)生了一次。

科學(xué)界一直都試圖解釋的一個(gè)問(wèn)題是為什么自然界中的那么多常量的值都是那么正好，剛好讓生命存在。如果“拉姆達(dá)”太大，那么宇宙就會(huì)在大爆炸后立刻迅速膨脹并撐破，就像吹爆的氣球，那么生命就不可能在百億年后存在了。波爾教授在接受太空網(wǎng)的采訪中說(shuō)：“‘拉姆達(dá)’的值是物理學(xué)中最神秘的事物之一。它讓我們非常的迷惑。”甚至科學(xué)界出現(xiàn)了“人擇原理”，即宇宙常量恰當(dāng)?shù)剡x擇了人類生存，而人類也恰好選擇了在這樣一個(gè)常量條件下出現(xiàn)，而人類又回頭研究著為什么宇宙常量大小會(huì)剛好讓人類生存。這聽(tīng)起來(lái)確實(shí)不可思議，尼爾教授稱：“這簡(jiǎn)直太糟了，真的該被拋棄了。這個(gè)理論就是想說(shuō)明人類永遠(yuǎn)不會(huì)了解宇宙的奧秘，這就是我們的生存之道。”

為了找到“人擇原理”之外合理的解釋，兩位科學(xué)家利用宇宙大爆炸模型計(jì)算宇宙常量，但得到的結(jié)果要比實(shí)際觀測(cè)到的宇宙常量大得多，是實(shí)際值的10的100次方倍，也就是根本不適合現(xiàn)在宇宙中的生命生存。宇宙常量的大小說(shuō)到底還關(guān)系到人類的生存。因此波爾教授和尼爾教授認(rèn)為在宇宙大爆炸后宇宙常量(也就是“暗能量”)都會(huì)隨著時(shí)間的推移而減弱。但是經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的計(jì)算后，他們發(fā)現(xiàn)140億年根本不夠?qū)⒈ê蟮闹禍p弱的現(xiàn)在這個(gè)值。劍橋大學(xué)的尼爾教授說(shuō)：“人們認(rèn)為時(shí)間開(kāi)始于那次大爆炸，但從沒(méi)有一個(gè)合理的解釋。而我們的推論看起來(lái)就非常的激進(jìn)：在宇宙大爆炸之前是存在時(shí)間的。”

大爆炸不止一次發(fā)生宇宙年齡超乎科學(xué)家想象兩位科學(xué)家的理論顛覆了人們的“常識(shí)”，在人們常常猜想時(shí)間將止于何時(shí)的時(shí)候，他們又告訴了人們時(shí)間沒(méi)有起點(diǎn)。既然“拉姆達(dá)”的值在近140億年中減弱到現(xiàn)在這個(gè)適合生命存在的值，那么，兩位科學(xué)家就想到了宇宙大爆炸也許發(fā)生了不止一次，每一次的大爆炸都讓宇宙常量有所減弱。在產(chǎn)生了現(xiàn)在我們生活的這個(gè)宇宙之前，很可能是在萬(wàn)億年中宇宙大爆炸發(fā)生了很多次。尼爾教授說(shuō)：“我想，宇宙的年齡可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬(wàn)億年。時(shí)間沒(méi)有開(kāi)始，根據(jù)理論宇宙的年齡是無(wú)限大的，而宇宙范圍也是無(wú)限大的。”

宇宙進(jìn)化輪回論

在2002年，這兩位科學(xué)家就提出了宇宙進(jìn)化經(jīng)歷著“生死輪回”這個(gè)觀點(diǎn)。宇宙就是在一次次大爆炸后重生，在每一次的“輪回”中，宇宙都在膨脹中消耗原有的物質(zhì)，在宇宙常量減弱的同時(shí)也產(chǎn)生了一些新的粒子，直到另一次的大爆炸到來(lái)，然后新的粒子又形成了新的物質(zhì)、天體乃至生命。

如果這兩位科學(xué)家的假設(shè)是正確的，那么下一次的大爆炸將在什么時(shí)候到來(lái)?尼爾教授說(shuō)：“不論計(jì)算多么準(zhǔn)確，人們都無(wú)法預(yù)料下一次大爆炸的時(shí)間，但可以說(shuō)的是，下一次的大爆炸不會(huì)在之后的100億年內(nèi)發(fā)生。”