宇宙的年龄是多少?


温度波动在宇宙微波背景辐射中留下的影像来自9年来WMAP(威尔金森微波各向异性探测器)的数据,图片来源NASA/WMAP 科学团队

宇宙年龄约为137.7亿年。这个年龄是通过计量距离和其他大多数来自于按照距离比例以一定速度远离我们的星系的径向速度来计算的。利用目前的宇宙膨胀率,我们可以假设把宇宙倒回到一切包含于一个奇点的时刻,并且计算从那一刻(宇宙大爆炸)到现在所必须要经过多长时间。

倒推回大爆炸仍然需要了解膨胀率历史。我们可以通过检验目前的宇宙构成及其密度进行推算。宇宙学家们正在通过研究宇宙微波背景辐射的起源,宇宙大爆炸残留下来的辐射来确定这些参数。

有两个探测器测量过整个天空中的宇宙微波背景辐射:WMAP(威尔金森微波各向异性探测器)和普朗克卫星(Plank)。普朗克卫星相比于WMAP(威尔金森微波各向异性探测器)提高了灵敏度和分辨率。截止至2013年,普朗克卫星所得的的最佳观测结果,观测到宇宙的年龄约为137.98亿年。

相关知识

宇宙的年龄是指自大爆炸开始至今所流易的时间,当今理论和观测认为这个年龄在136亿年到138亿年之间。这个不确定的区间是从多个科研项目的研究结果的共识中取得的,其中使用的先进的科研仪器和方法已经能够将这个测量精度提升到相当高的量级。这些科研项目包括对宇宙微波背景辐射的测量以及对宇宙膨胀的多种测量手段。对宇宙微波背景辐射的测量给出了宇宙自大爆炸以来的冷却时间,而对宇宙膨胀的测量则给出了能够计算宇宙年龄的精确数据。 根据2013年普朗克卫星所得到的最佳观测结果,宇宙大爆炸距今137.98 ± 0.37亿年。

由FIRAS仪器对COBE观测的宇宙微波背景辐射光谱,为最精确测量的黑体辐射光谱性质,即使将图像放大,误差范围也极小,无法由理论曲线中分辨观测数据。

宇宙微波背景是宇宙学中“大爆炸”遗留下来的热辐射。在早期的文献中,“宇宙微波背景”称为“宇宙微波背景辐射”(CMBR)或“遗留辐射”,是一种充满整个宇宙的电磁辐射。特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。频率属于微波范围。宇宙微波背景是宇宙背景辐射之一,为观测宇宙学的基础,因其为宇宙中最古老的光,可追溯至再复合时期。

本图并列了研究本现象不同时期的设备与成果。由上往下依序是彭齐亚斯和威尔逊时期,COBE时期、WMAP时期和COBRAS/SAMBA时期。

利用传统的光学望远镜,恒星和星系之间的空间(背景)是一片漆黑。然而,利用灵敏的辐射望远镜可发现微弱的背景辉光,且在各个方向上几乎一模一样,与任何恒星,星系或其他对象都毫无关系。这种光的电磁波谱在微波区域最强。1964年美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊偶然发现宇宙微波背景,这一发现是基于于1940年代开始的研究,并于1978年获得诺贝尔奖。

由宇宙背景探测者、WMAP和普郎克卫星的结果比较宇宙微波背景 - 2013年3月21日。

宇宙年龄大约138.2亿年。

在通常演化的宇宙模型里,宇宙年龄指宇宙标度因子为零起到时刻的时间间隔。通常,哈勃年龄是宇宙年龄的上限,可以作为宇宙年龄的某种度量。根据大爆炸宇宙模型推算,宇宙年龄大约138.2亿年。

探索宇宙的方式而言,有一种比较重要的方式就是望远镜观测,也有补充的方式,比如通过引力波、获取实物等,大致有四种途径。当今可以观测到的宇宙,可能包括上千亿个星系。从某种角度说,宇宙不存在科学定义,只能粗略的说它包含所有的时间和空间。

宇宙的构造

原子是由原子核和电子组成的,电子是基本粒子,但原子核并不是,它是由质子和中子构成的。但还没有结束,质子和中子实际上是由基本粒子——夸克和胶子组成的。夸克和胶子之间的相互作用是由粒子物理学的标准模型所描述的。

标准模型包含了17种基本粒子:六种夸克、六种轻子、四种规范玻色子以及希格斯玻色子| 图片来源:DEREK B. LEINWEBER。

早在上个世纪八十年代,物理学家就书写了标准模型,但直到2012年在大型强子对撞机中找到希格斯玻色子,标准模型中的所有17个粒子才全部被找到。

标准模型还描述了自然界中四种基本力的其中三种——强核力、弱核力和电磁力。但是它并没有解释引力,引力由爱因斯坦提出的广义相对论所描述。将这两种框架统一到一个理论是当今物理学遇到的最大挑战。

参考资料来源:百度百科—宇宙年龄


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