宇宙學:膨脹的宇宙

宇宙年齡

一切有多老?不是地球(45億年),不是太陽,而是宇宙本身——自大霹靂、自空間從又熱又密的開端開始膨脹以來的時間。宇宙年齡就是那一個數,而把它釘死,是宇宙學標誌性的成就之一。當前最佳值約為138億年。

抵達這個數有兩條彼此獨立的路,它們的吻合給了人信心。一條是把膨脹倒著推算:知道宇宙今天膨脹多快、這速率隨時間如何變化(由弗里德曼方程和測得的物質與暗能量配比),你就能算出回到標度因子為零那一刻的時間。另一條是找出宇宙中最古老的天體——球狀星團裡最年邁的恆星,依其物理它們不可能比宇宙更老——這些算出來約130億年,舒舒服服地小於、卻接近138億年。最精確的數字來自宇宙微波背景:它漣漪的細緻圖樣把宇宙年齡定到幾千萬年以內。

年齡之所以重要,是作為一個根本的錨點和合理性檢驗。任何會造出比宇宙更老之恆星的宇宙學方案,立刻就是錯的;事實上,早年確曾爆發一場危機,當時某些恆星年齡似乎超過了那時估計的宇宙年齡——後被更好的測量化解。誠實的提醒:138億年這個數字是在 Lambda-CDM 模型內推出的,且它依賴哈勃常數,所以未決的哈勃張力會轉化為精確年齡裡一份小小的殘留不確定。而且它給的是膨脹的紀元,而非字面意義上的「創世之刻」——這個理論描述的是從開端之後很短時刻起的宇宙。

把138億年壓縮成一整年的日曆。大霹靂是1月1日;銀河系在春天形成;太陽和地球在九月初出現;最早的人類在12月31日午夜前幾分鐘登場,而有文字記載的歷史只是最後一秒。

兩種獨立方法——膨脹推算與最古老恆星——一致給出約138億年。

138億年的年齡依賴模型(Lambda-CDM)並繫於哈勃常數,所以未決的哈勃張力留下一份小小的不確定。它給的是膨脹的紀元,而非字面意義上的創世之刻。

又稱
cosmic age13.8 billion years宇宙的年龄宇宙年齡