宇宙的年齡
說到年齡,不同對象使用不同的尺度。一般說到人的歲數用年,說到地質年代用百年,說到天體年齡則用億年。目麼,宇宙的年齡有多大呢?
古人對此也有興趣。西方基督教有上帝創世的說法。中國古代有盤古開天辟地之說,其中提到了盤古的歲數和他開天辟地所花的時間。當然這都是一些神話傳說。
對於宇宙年齡的測量和估算一直都是科學家們所關注的問題,但由於沒有一種方法是絕對準確的,因而測量宇宙年齡通常采用多方。
用年代測量地球、月球和太陽年齡是一種好方法。經測定,地球年齡為40億+50億年,球年齡為46億年,太年齡為50億—60億年。用此法測定宇宙年齡,天文學家布查測定的結果為120億年。
球狀星團測定法是根據恒星演化理論來測算恒星年齡的一種方法,利用該法求得的宇宙年齡為80億—180億年。人們對恒星進行觀測發現,最老的恒星年齡約200億年,因此,180億年的年齡是不夠的。
哈勃常數測定法是基於宇宙膨脹的觀測事實確立的。在一個不斷膨脹的宇宙中,測定膨脹速度可通過紅移量的測量來獲得。測出鄰近星係與地球的距離,再由此標定紅移與距離的關係,就可求得宇宙的年齡。由此可知,關鍵是測出鄰近星係與地球之間的距離。測量地球與鄰近星係距離的方法有兩個,每種方法測得的結果也各有兩個,但最終求得的宇宙年齡都在100億與200億年之間。
近年來,有人又采用一種與哈勃常數無關的方法,它測得的宇宙年齡為240億年。近年,德國波恩大學天體物理研究所的一個小組又提出,宇宙年齡為340億年。
總而言之,測定宇宙年齡的工作仍在繼續著。
宇宙的膨脹
在中國古代有“盤古開天辟地”的傳說,後人又對其作了進一步發揮,即盤古花了“一萬八千歲”使“天去地九萬裏”。有意思的是,它采用了一種膨脹觀點來描述天地產生的情景。
在西方,認為宇宙的膨脹或演化似乎是不可思議的。《聖經》上講,“一代消逝了,另外一代降臨了,但地球是永恒的……過去是什麼,將來還是什麼;過去被做成什麼樣,將來還是什麼樣。世界上沒有任何新的東西。”這種思想對西方的影響可謂至深、至遠。
說它的影響深遠,並不誇張,就連愛因斯坦也未能例外。愛因斯坦在發表廣義相對論之後,同荷蘭物理學家德西特一起把它應用到宇宙研究上。
研究結果表明,宇宙是動蕩不止的,要麼膨脹,要麼收縮。為此,愛因斯坦修改了自己的理論,使宇宙重新“靜”下來,這使他鑄成大錯。他曾不無遺憾地談到,這次失誤是“我一生中犯的最大錯誤”。
俄國科學家弗裏德曼計算的結果表明,宇宙可能周期性地收縮和膨脹,也可能無限地膨脹下去。比利時天文學家勒梅特則認為,我們的宇宙原來裝在一隻“宇宙蛋”中,由於它的突然爆炸才逐漸形成現在人們觀測到的宇宙。
在勒梅特的理論提出後不久,美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上1.5米和2.5米直徑的天文望遠鏡發現宇宙是在膨脹著的。
宇宙會永久地膨脹下去嗎?這個問題並不容易回答。為此人們進行了大量的觀測與研究。
能使宇宙中止膨脹的是引力,但它要達到一定的量。能否達到這個量,要看宇宙物質的平均密度能否達到一個量(臨界密度)。可是,口果宇宙中存在著大量的“暗物質”,其平均密度就了。
20世紀80年代,前蘇聯科學家發現一種叫做中微子的基本粒子質量不為零。如果它得到確認,宇宙物質就會超過腐界密度,宇宙膨脹就會中止。