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宇宙138.2億歲,這麼精确的年齡,科學家是怎麼計算出來的?

作者:華仔

導語

過去還在二十世紀的年代建立起來的“宇宙年齡”這一概念初步大概在137.7億年到138.2億年之間,而這個時間正好也是從大爆炸到現在為止的時間。

然而總的來看,宇宙年齡隻有一個多世紀左右的時間。

之是以會有如此精準的計算年齡的方法,将宇宙的年齡計算的如此精準,這也離1980年獲得了微波背景輻射的發現資料息息相關。

但是無論怎樣,我們都要感謝這些科學家們能夠将時間的錯誤度降低至0.6%。

然而,在任何科學的領域,隻要所累積的知識足夠多,也總會存在解釋不了的問題。

就比如在二十一世紀,人們在觀測微波背景輻射的時候,又發現了一些隐藏在背景輻射之中的暗能量,在未來,也隻會有更多發現的變量不斷出現,而這些變量也可能會對宇宙年齡變得清晰的認識産生影響。

是以,我們要記住,我們現在所知道的這些是有可能被改變的,是以便是此文的目的,來探讨一下宇宙年齡的子。

宇宙138.2億歲,這麼精确的年齡,科學家是怎麼計算出來的?

一、銀河氣體的發現。

在一九一二年,馮·斯特勞魯露在觀測銀河的邊緣時,發現了一塊看起來像是亮星的星雲,然而,當她運用顯微鏡來觀測這些星雲的時候,便能夠看清楚一些狀似氣體的東西。

在一九一三年,斯特勞魯露對這些雲的光譜進行了觀測分析,并分辨出其中所含有的原子。

在一九一四年,由于第一次世界大戰的爆發,令馮·斯特勞魯露必須停止自己的研究工作,而她負責一部份的研究成果也發表到雜志上,最終由她的導師威廉·亨舍爾完成了她的研究并發表到雜志上。

而這些研究成果所在所述的銀河邊緣的氣雲當時被認為是由于銀河中恒星之間的互相吸引所形成的。

而當時化學家認為宇宙中所含有的氫氣與氦氣的比例應當是像地球的大氣層一樣的,因為地球的大氣層大部分是由氮氣與氧氣所組成的。

是以仿佛這樣的組合更為合适,但是在一九三一年,由于博爾頓在進行化學成分研究時,對氫氣的豐度所進行的研究,發現了與理論研究的不同。

他發現銀河中,氦氣的豐度約占比30%,而其他的各種原子需要占比100%中的10%。

而當時大多數的實體學家都認為,化學的成分都是很穩定的,并不會像生物體無法遵守規則。

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在一九三四年,特希尼亞用其他的物質的濃度去排除掉銀河中氦氣的濃度,再來證明博爾頓所說的氦氣的豐度,但是他發現,使用這一計算方法的結果,氦氣占比總共的100%中的1.4%。

而當這個資料公開之後,大多數實體學家紛紛的對其提出了質疑。

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當的實體學家認為,這樣的氦氣的豐度與此前所進行的理論都會發生沖突,是以他們對這一假設進行了驗證。

而很快,這一假設便得到了驗證,此資料是由于特希尼亞所使用的濃度反應都不精準所導緻的。

後來在一九三九年,施密特與哈斯所發現的,超新星隻會産生在像卡通片中一樣,巨大的能量的情況下,而且這些能量所散發出來的氣體隻會有輕的粒子,是以,這些氣體中應當會含有氦氣。

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是以,施密特與哈斯通過觀測這些氣體内所含有哪些元素,以此來驗證施密特與哈斯的現是否正确。

在九四三年,梅菲與貝尼奧夫通過觀測為數不多的恒星光譜,來研究星系團中氫氣與氦氣的豐度。

而且他們所推測的結果與施密特與哈斯所觀測到的所得結果吻合。

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并且當他們所公布的研究結果之後,讓人們對此前的觀點産生了懷疑,他們認為,或許我們所生活的星系并不隻有恒星,還可能存在着恒星之間的雲團。

而當這些雲團在發生足夠大的能量時,便會變得像超新星一樣,産生巨大的能量。

之是以對于我們所生活的星系産生了這樣的疑惑,是因為氦氣的豐度與氫氣的豐度不相等,并且氦氣的豐度是恒星在發生之後才會産生的。

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而當恒星還沒有誕生的時候,那麼,便是恒星團所産生的。

而當這些恒星所産生的能量所大到一定程度時,恒星中的各種原子便會逃離恒星的吸引,最終流失到星系的空間之中,并最終會使氦氣與氫氣的比例變得更為平均。

但是這些氣體的流失并不是永久的,在最終的宇宙中,它們最終會凝聚成恒星。

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然而,第二次世界大戰的爆發,再一次的打斷了實體學家對這一“大爆炸”的研究。

在一九五三年,依靠着對氦氣與氫氣豐度的特質,蓋馬等人,所提出的這一“大爆炸假說”,他們認為,那時候宇宙處于極高的溫度下,并且此溫度下所無視的能量極為巨大,這樣很容易就會讓氦氣與氫氣的原子核之間發生核聚變,而這樣便推翻了當時提出的氦氣與氫氣所組成的原始氣體的假設。

二、哈勃的觀測。

哈勃是一位非常有天賦的人,當時他已經在美國弗吉尼亞州的一個天文台工作。

在一九二三年,通過他所使用的天文望遠鏡,他對天體的光譜進行研究,并且,他所研究的天體遠高于他所進行研究的細胞,是以在他所進行研究的光譜上,每一個峰都代表物體輻射的光譜,并且這些峰所産生的波長,與物體的移動方向有直接的關系,而這些峰所産生的波長也是可以通過人們所進行研究而得出結果,于是在他所對幾個星系所進行研究的時候,他發現了一些有趣的現象。

當時,他所研究的星系的光譜所産生出來的波長,就會有幾許的偏差,而這些偏差,當時他所研究的天文學家普遍認為這是由于儀器所導緻的。

然而哈勃并不是這樣的認為,他認為,這是由于距離地球最近的星系所産生的,那麼有可能這些星系距離地球更近,因為這樣就會使它在地球所處的空間中前行,但是人們在對這些星系所進行研究的時候,僅僅是僅僅通過對光譜進行研究,并沒有進行更深入的研究。

是以,根據他的研究,他提出了這一假設,并且,他還根據當時所進行的研究的資料對這些星系所進行了總結。

他發現,當這些星系離地球距離較近的時候,這些星系所散發出的光譜所産生的波長也更短,而這樣的偏差也正好與我們所生活的星系所存在的假設相符。

是以也從側面印證了他的假設。

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許多年後,他來到美國的弗吉尼亞州的天文台工作,然而他在天文領域工作的時間并不長,在1923年的時候,他在一份科技報告上看到了雲馬的一行注釋,這行注釋是由斯萊法撰寫并且釋出的,他認為,當星系之間互相作用時,便會使其中一部分的星系更加靠近地球,是以,當我們對這些星系所進行觀測時,便會産生一些有趣的現象。

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哈勃是一位非常年輕的實體學家,他很喜歡閱讀科普類的書籍,看起來資料,他的好奇心也是非常的重。

而在當時,大多數的天文學家都對斯萊法所提出的研究産生了懷疑。

然而哈勃并不認為這樣的懷疑是有根據的,而當哈勃來到天文領域所從事研究的時候,他對斯萊法的觀點産生了興趣并且當他讀完這一著作的時候,他反複的閱讀他所提出的觀點,當他所進行的是,他發現這些偏差,正好符合斯萊法所提出的觀點。

而他研究的星系所存在的異常,這使他對斯萊法所提出的質疑産生了懷疑。

在一九二九年,哈勃與斯派茨相見。

在斯派茨所發表的二十一世紀實體時,他所提到的所産生的紅移的現象,而這種現象正是哈勃所觀測到的,也就是所謂的星系退行的現象,這也将斯萊法的觀點得以證明,并且這也将哈勃所提出的研究内容吸引了斯派茨。

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并且在1926年,他們進行了合作,然後哈勃提出了哈勃定律。

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三、微波背景輻射。

而在一九六五年,威爾遜與佩齊索通過對天空射頻光的觀測,最終,他們所發現的射電光,正好也解答了此前對于“誰磨光”與“超短波光”所産生的觀點,他們最終給出的解釋是,那些光是由于宇宙大爆炸之後所産生的微波輻射。

而這些輻射所産生的頻率,正好與宇宙大爆炸所産生的頻率一緻,之是以能夠得到宇宙年齡的資料,他們是通過對這些頻率所進行的觀測,并且,這些觀測資料的結果與此前哈勃所制定的宇宙膨脹定律所得到的結果吻合。

是以,他們所發現的微波背景輻射,便被認為是一種非常強有力的證據。

并且微波背景輻射的發現,也為此後的宇宙年齡的計算提供了重要的依據。

而最終,人類的科學家們依靠着哈勃所制定的觀測資料,并且依靠了微波背景輻射的資料,最終計算出了宇宙的年齡。

然而随着人類的認知範圍的不斷的拓展,就會發現這個世界比我們所知道的還要複雜。

就拿暗能量來說,暗能量是在二十世紀八十年代所發現的,而暗能量所産生的現象并不會随着時間的流逝而産生變化。

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是以,暗能量若果被認為是波動的現象的話,那麼宇宙年齡的認知将必然發生變化,可能宇宙年齡會變為128億年。

這樣也正好解釋了,如果暗能量是時間可以波動的現象,為何宇宙在一開始就産生了暗能量的現象,但是現實并不是這樣,對宇宙的探索還在進行當中,未來很有可能又會發現隐藏在其中的奧秘。

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結語

不管怎樣,這都是宇宙的事,對于宇宙的規律,人類還在努力的探索着,是以我們隻能按照我們所知道的去進行推斷,但是我們也不應該是以就束手無策,畢竟我們唯一能做的就是繼續前進,讓這個宇宙變得更美好。

更何況,在這個無垠的星空中

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