《图解科技译丛:图解宇宙之谜100问》:
宇宙起源于何时?对于这个问题,科学家们直到数年前为止都不能给出准确回答,只能说大概在100亿年到200亿年之间。关于宇宙的年龄,在近代科学发展之前,许多人就很关注。1650年,爱尔兰大主教James Lissher根据圣经上的描述,计算出上帝创世的确切时间是公元前4004年。也就是说,根据他的计算,宇宙的年龄大约是6000岁。这个数字在现代科学看来是非常小的。
在科学界,揭示宇宙起源的划时代发现发生于1929年。美国天文学家爱德温·哈勃实际观测到宇宙中所有的天体相互间在不断地远离。他的观测颠覆了认为宇宙始终保持一定状态不变的宇宙稳态论,人们开始相信宇宙以一定的速度不断地膨胀。只要知道膨胀速度,就可以推算出宇宙的年龄。宇宙的膨胀速度,也称哈勃常数,是研究宇宙年龄的重要标准。哈勃最初计算得出的哈勃常数约为526(千米/秒/百万秒差距),因此可以求得宇宙的年龄约20亿岁。可是这样的话,宇宙年龄还不到地球的年龄46亿年的一半。
因此若要知道正确的宇宙年龄,就必须要提高观测技术。
1990年美国发射了哈勃望远镜,项目小组在1995年公布了哈勃常数为80(千米/秒/百万秒差距),根据这个数值计算,宇宙的年龄为100亿年左右。但是通过观察宇宙中最古老的球状星系团——由恒星组成的集合,人们推算组成星系团的恒星的年龄在140亿岁以上。这样的观测结果导致了一个很大的矛盾——宇宙中存在的恒星的年龄比哈勃常数得到的宇宙年龄大得多。根据之后的哈勃宇宙望远镜的观测,哈勃常数被定为71(千米/秒/百万秒差距),由此得出宇宙的年龄约为137亿岁。
2003年,NAsA发射的微波观测卫星wMAP(威尔金森微波各向异性探测器)成功地精确观测到宇宙大爆炸之后的光(宇宙背景辐射)。根据这个观测结果,求得宇宙的年龄是137亿岁,这个结果具有很高的精度。因此,目前宇宙年龄的最准确数字是137亿岁。
大爆炸理论是非常有名的理论,所以我们通常认为宇宙是从大爆炸中诞生的,但是大爆炸通常被认为是宇宙诞生1034分之一秒后才出现的,因此大爆炸并不是宇宙真正开始的时间。
那么,宇宙的开始究竟是什么时候呢?现代宇宙论认为,宇宙是突然某一天,从什么都没有的“无”的世界里产生的。所谓“无”就是我们的感觉无法捕捉到的世界。从分子和原子的层次来看,即使是在我们认为的不存在任何物质的真空世界,我们也没办法完全去除一切物质。但是这里所说的“无”是真正的什么都没有的世界,不要说物质,哪怕是光和时间也不存在的世界。一般认为就是从这样一个什么都没有的世界里诞生了1034分之一厘米的小宇宙。
宇宙为什么会诞生于什么都没有的“无”呢?能够解开这个谜团的钥匙是近代宇宙演化史。描述微观世界的量子论认为事物没有完全静止的。即使是“无”的状态也会产生极其轻微的扰动,不会全部是完全均匀的状态。这个微扰就是宇宙诞生的种子。一般认为在宇宙出现之前的“无”的状态里,诞生了几个极其微小的宇宙,但最后都消失了。
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