💦 💷 🐳 问第99号伊桑：我们如何知道宇宙的年龄？ 🎆 🕜 🧑🏽

青春是大自然的恩赐，老年是艺术品。
-斯坦尼斯拉夫·耶兹（Stanislav Jerzy Lets）

每周，我们的博客都会重点介绍宇宙奇观。您有机会将问题和建议发送到“ Ask Ethan”每周栏，我会不时选择一个问题来回答。今天的问题不仅会从伊桑（Ethan）那里得到答案-伊桑（Ethan）只会以巴伯（Barbour）的名义提出。他问：

我对天文学有一个疑问，实际上这是：有多少种独立的方法可以测量宇宙的年龄？

我想告诉您，有很多这样的方法，它们都表明年龄为138亿年，就像有很多证据表明存在暗物质一样。但是在身体上只有两种，一种要比另一种好得多。

“好的”方式暗示了人们以为宇宙在我们这个时代正在膨胀和冷却，并且要理解从中得出的结论是，过去它更热，更稠密。如果我们回到过去，在更早的时间发现宇宙的体积较小，那么其中的物质粒子不仅彼此更靠近，而且光子的波长也更短，因为宇宙的膨胀将它们拉伸到了这种状态，今天我们在其中见到他们。

由于光子的波长决定了它的能量和温度，因此波长较短的光子会更有活力，更热。时光倒流，我们看到温度上升，在某个时候，我们到达了大爆炸的早期阶段。

这很重要：Big Bang是“最早”的阶段！

如果我们不停地回溯，就会发现物理停止工作的奇异之处。我们对宇宙早期阶段的现代理解使我们了解到，“大爆炸”之前是通货膨胀阶段，而且这种状态的持续时间尚未定义。

谈到宇宙的时代，我们正在谈论的是自从宇宙第一次通过炙手可热的大爆炸来描述至今的时间。

根据广义相对论的定律，在我们的宇宙中：
•密度在最大尺度上是均匀的；
•相同的定律和一般性质适用于所有地方；
•无论选择的方向如何，各处都相同，
•大爆炸同时发生在各个地方，

她的年龄与一生的扩张之间有着独特的联系。

换句话说，在成功衡量了宇宙现在如何扩展以及它在其生命过程中如何扩展之后，我们将学习它的组成。我们可以通过许多观察发现，包括：

•直接测量到恒星，星系，超新星等宇宙物体的亮度和距离，这使我们能够建立一个宇宙距离的阶梯。

•测量大型结构，星系团和重子声振荡。

•测量CMB的波动，这是380,000岁时拍摄的宇宙“照片”。

综上所述，我们得到了一个宇宙，今天它由68％的暗能量，27％的暗物质，4.9％的正常物质，0.1％的中微子，0.01％的宇宙组成辐射，通常，仅此而已。

考虑了当今宇宙的扩展，我们将能够追溯到过去，了解其扩展的历史以及年龄。

产生的数字-最准确的是从普朗克望远镜获得的，但由其他来源进行了补充，例如，通过测量超新星，这是该望远镜的一个关键项目，以哈勃用于测量星际距离和斯隆（Sloan）的数字天体测量-我们得出的结论是，当今的宇宙年龄是138.1亿年，只有1.2亿年的误差。这意味着我们对99.1％的年龄充满信心，这非常令人惊讶！

是的，我们有不同的数据集可以得出这个结论，但是实际上，方法是相同的。我们很幸运，他们都指出了一个连贯的图景，但实际上，仅凭这些限制中的任何一个都不足以说“这就是我们的宇宙”。它们都提供了一组选项，只有它们的交集告诉我们我们住的地方。

如果宇宙具有与今天相同的性质，但是它将包含100％的正常物质，而没有任何暗物质和暗能量，那么它的年龄将只有100亿年。如果宇宙具有5％的正常物质（没有任何暗物质和暗能量），并且哈勃常数将是50（km / s）/ Mpc，而不是70（km / s）/ Mpc，那么宇宙将是160亿岁。但是，所有确切属性的总和告诉我们，年龄为138.1亿岁，误差很小。这是科学的惊人成就。

但这是一种方法。他是最重要，最好，最完整的证据。还有一个，它对于检查结果非常有用。

正是我们知道恒星生命的特殊性，其燃料的燃烧和死亡。更确切地说，我们知道所有恒星在活着并燃烧主要燃料（从氢进行氦气合成）时，都具有特定的亮度和颜色，并且它们会在一段时间内保持这种亮度和颜色：直到燃料开始在其核心中耗尽。

这时，最明亮，最蓝色，质量最大的恒星开始从主序列中“熄灭”（在下面的彩色尺寸图中是一条曲线），变成巨人和超巨星。

如果我们在同时形成的恒星团中找到该转折点，则可以知道星团是如何工作的-知道恒星是如何工作的。观察最古老的球状星团，其中最小的元素是最小的，并且其关闭发生在质量最小的恒星上，我们发现它们的年龄相继等于约132亿年，仅此而已。（但是有十亿年的严重错误）。

小于或等于120亿年的恒星是很普遍的，但是没有人见过140亿年或更大的恒星，尽管在1990年代，他们经常提到14-16亿年的恒星（对恒星的了解不断增强，它们的演化减少了这些估计）。

因此，我们有两种方法-一种来自宇宙历史，另一种来自对附近恒星的测量-表明我们的宇宙年龄在13到140亿年之间。如果我们有13.6或140亿年的历史，没有人会感到惊讶，但是对我们来说，却不是13.0或150亿年的历史，这是非常准确的。您可以肯定地说138亿岁的年龄-现在您知道为什么了！

问第99号伊桑：我们如何知道宇宙的年龄？

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