宇宙学:膨胀的宇宙

哈勃时间

这里有一个估算宇宙年龄的信封背面式办法。如果星系一直以它们当前的速度飞散,那就把影片倒带:每个星系都笔直地退回向我们,而它们全都在过去的某一瞬汇聚到一起。自那次汇聚以来的时间,就是哈勃时间。它是你从膨胀速率免费得来的粗略宇宙钟,还没做任何细致的修正。

数学简单得令人愉快。因为哈勃常数 H0 在约去距离后单位就是时间的倒数,它的倒数 1/H0 便是一段时间。代入 H0 = 70 km/s/Mpc,得到的哈勃时间约为140亿年——惊人地接近实测的宇宙年龄,约138亿年。这种近乎吻合,是我们走在正确方向上的有力暗示。哈勃时间也兼作长度尺度:光行进一个哈勃时间所走的路就是哈勃距离,非常粗略地说,正是可观测宇宙的尺度。

玄机在于,唯有膨胀速率从未变化过,哈勃时间才等于真实年龄——而它变化过。物质的引力曾减慢早期的膨胀,暗能量却在加快近期的膨胀,这两个效应恰好大致抵消,这正是 1/H0 落得如此接近真实年龄的缘故。所以请把哈勃时间当作一个出色的数量级估计、一个时机上的美丽巧合,而不是精确的年龄;要算精确年龄,得动用完整的弗里德曼方程。

取 H0 = 70 km/s/Mpc,1/H0 的算术给出约140亿年。计入先减速、后加速的完整 Lambda-CDM 计算给出138亿年——两者相差不过百分之几。

1/H0 是一个快速的年龄估计,恰好落在真实的138亿年附近。

唯有膨胀速率从未变化,哈勃时间才等于宇宙的真实年龄。它变化过,所以 1/H0 只是估计;它接近138亿年,部分是各种效应相互抵消的巧合。

又称
Hubble age1/H0哈勃年龄哈勃時標