正文 第5章 亙古洪荒論短長——宇宙年齡(1 / 2)

1.宇宙年齡有多大

宇宙年齡,指的是宇宙從某個特定時刻到現在的時間間隔。對於某些宇宙模型,如牛頓宇宙模型、等級模型、穩恒態模型等,宇宙年齡沒有意義。在通常演化的宇宙模型裏,宇宙年齡指宇宙標度因子為零起,到現在時刻的時間間隔。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。根據大爆炸宇宙模型推算,宇宙年齡大約為200億年。

2.宇宙年齡如何推算

科學家利用望遠鏡,觀察最老的星球上的鈾光譜,從而估計宇宙的年齡是125億年。科學家對宇宙的年齡有不同的估計,根據不同的宇宙學模型,科學家估計宇宙的年齡是介乎100億~160億年之間。2001年,科學家利用南歐洲天文台的望遠鏡,觀察一顆稱為CS31082-001的星球,量度星球上放射性同位素鈾-238的光譜,從而計算出這顆星球的年齡是125億年。這個估計的誤差大約為30億年,也就是說,宇宙的年齡至少有125億年,這是科學家第一次量度太陽係以外鈾含量的研究。

科學家解釋說,這個方法和在考古學上使用碳-14同位素量度物質的年齡一樣,鈾-238同位素的半衰期是44.5億年(半衰期是放射性元素自動蛻變成為其他元素,至它本身剩下一半時所需要的時間)。

科學家指出,在宇宙開始時,大爆炸會產生氫、氦和鋰等元素,而比較重的元素是在星球內部產生。當星球死亡時,含有重元素的物質,會散布到周圍的空間,然後和下一代的星球結合。其實,地球上的黃金也是來自爆炸了的星球。

因此,愈老的星球上的重元素,也會愈少。科學家認為,一些比較老的星球的重元素含量,隻有太陽的1/200。科學家曾經嚐試利用釷-232同位素來估計宇宙的年齡。釷是一種放射性金屬元素,與中子接觸時會引起核分裂,產生原子能源。不過,釷的半衰期是140.05億年,半衰期比鈾-238長。因此,估計的誤差也比較大。

科學家認為,宇宙起源於137億年前的一次難以置信的大爆炸。這是一次難以想象的能量大爆炸,宇宙邊緣的光到達地球要花120億~150億年的時間。大爆炸散發的物質在太空中飄遊,由許多恒星組成的巨大星係,就是由這些物質構成的,太陽就是這無數恒星中的一顆。原本人們想象宇宙會因引力而不再膨脹,但是科學家已發現,宇宙中有一種“暗能量”,會產生一種斥力,從而加速宇宙的膨脹。

暗能量

暗能量,是指宇宙學中某些人的猜想。它是一種充溢空間的、具有負壓強的能量。按照相對論,這種負壓強在長距離類似於一種反引力。如今,這個猜想是解釋宇宙加速膨脹和宇宙中失落物質等問題的一個最流行的方案。

大爆炸後的膨脹過程,是一種引力和斥力之爭。爆炸產生的動力是一種斥力,它使宇宙中的天體不斷遠離。天體間又存在萬有引力,它會阻止天體遠離,甚至力圖使其互相靠近。引力的大小與天體的質量有關,因而大爆炸後宇宙的最終歸宿是不斷膨脹還是最終會停止膨脹,並反過來收縮變小,這完全取決於宇宙中物質密度的大小。