宇宙始于何時(shí)?將止于何時(shí)?這是宇宙留給人類最為神秘,也最難解釋的謎題。雖然宇宙大爆炸說(shuō)已經(jīng)深入人心,人們已經(jīng)默認(rèn)了宇宙誕生于近140億年前的一次大爆炸中,宇宙萬(wàn)物、星系、地球、生命都是在大爆炸之后逐漸形成的。
在通常演化的宇宙模型里,宇宙年齡指宇宙標(biāo)度因子為零起到時(shí)刻的時(shí)間間隔。通常,哈勃年齡是宇宙年齡的上限,可以作為宇宙年齡的某種度量。根據(jù)大爆炸宇宙模型推算,宇宙年齡大約138.2億年!
科學(xué)家利用望遠(yuǎn)鏡觀察最老的星球上的鈾光譜,從而估計(jì)宇宙的年齡是一百二十五億年。科學(xué)家對(duì)宇宙的年齡有不同的估計(jì),根據(jù)不同的宇宙學(xué)模型,科學(xué)家估計(jì)宇宙的年齡是介乎一百億至一百六十億之間;
2001年科學(xué)家利用南歐洲天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡,觀察一顆稱CS31082-001的星球,量度星球上放射性同位素鈾-238的光譜,從而計(jì)算出這星球的年齡是一百二十五億年,這個(gè)估計(jì)的誤差大約三十億年,是亦即是說(shuō),宇宙的年齡至少有一百二十五億年,這是科學(xué)家第一次量度太陽(yáng)系以外鈾含量的研究。
科學(xué)家解釋說(shuō),這個(gè)方法和在考古學(xué)上使用碳-14同位素量度物質(zhì)的年齡一樣,鈾-238同位素的半衰是四十四億五千萬(wàn)年;半衰期是放射性元素自動(dòng)蛻變成為其它元素,至它本身剩下一半時(shí)所需要的時(shí)間。
科學(xué)家指出,在宇宙開(kāi)始時(shí),大爆炸會(huì)產(chǎn)生氫、氦和鋰等元素,而比較重的元素是在星球內(nèi)部產(chǎn)生,當(dāng)星球死亡時(shí),含有重元素的物質(zhì)會(huì)散布到周圍的空間,然后和下一代個(gè)的星球結(jié)合。
因此,愈老的星球上的重元素,也會(huì)愈少,科學(xué)家認(rèn)為,一些比較老的星球的重元素含量,只有太陽(yáng)的二百分之一??茖W(xué)家曾經(jīng)嘗試?yán)免Q-232同位素來(lái)估計(jì)宇宙的年齡,釷是一種放射性金屬元素,與中子接觸時(shí)會(huì)引起核分裂,產(chǎn)生原子能源,不過(guò),釷的半衰期是一百四十億五百萬(wàn)年,半衰期比較鈾-238長(zhǎng),因此,估計(jì)的誤差也比較大。
2006年8月7日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志刊載文章說(shuō),一個(gè)由天文學(xué)家組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一份最新報(bào)告稱,宇宙的年齡可能比原先設(shè)想的還要早20億年??茖W(xué)家們已發(fā)現(xiàn)一個(gè)比原先預(yù)想還遠(yuǎn)15%的鄰近星系,這意味著宇宙的年齡可能少估計(jì)了15%。但是另一些專家認(rèn)為下結(jié)論還為時(shí)過(guò)早。
德國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),宇宙深處的一個(gè)類星體上鐵物質(zhì)含量要遠(yuǎn)多于太陽(yáng)系中任何一個(gè)星體。由于天體中鐵物質(zhì)的形成需要極漫長(zhǎng)的時(shí)間,在與太陽(yáng)系天體鐵物質(zhì)含量對(duì)比的基礎(chǔ)上,科學(xué)家提出宇宙年齡可能大于此前人們的猜測(cè)。
科學(xué)家介紹說(shuō),根據(jù)現(xiàn)有認(rèn)識(shí),類星體及其所含鐵物質(zhì)是在宇宙大爆炸后15億年左右才逐漸形成的,而天體中的鐵物質(zhì)是在宇宙中星體燃燒爆炸之后經(jīng)過(guò)聚變反應(yīng)后形成的,也就是說(shuō),某個(gè)天體上的鐵物質(zhì)只能在數(shù)十億年時(shí)間內(nèi)才逐漸積聚起來(lái)。
現(xiàn)有研究認(rèn)為,宇宙的年齡至少為125億年,太陽(yáng)系形成的時(shí)間約在90億年前。因此,以太陽(yáng)系天體中鐵物質(zhì)含量做對(duì)比,科學(xué)家認(rèn)為這一新發(fā)現(xiàn)或者表明宇宙中存在一類人們迄今并無(wú)認(rèn)識(shí)的富含鐵物質(zhì)的星體,或者表明宇宙年齡要大于此前的猜測(cè)。
宇宙的年齡是如何測(cè)出來(lái)的
在南京地質(zhì)博物館,有一塊來(lái)自加拿大的小石頭。這塊石頭表面看上去黑黝黝的,暗淡無(wú)光。但科學(xué)家說(shuō),它是最古老的巖石。這塊巖石是鎂鐵和超鎂鐵巖包裹體,經(jīng)同位素測(cè)定,如果據(jù)這塊巖石推測(cè),地球年齡的下限大概在40億歲。
和地球一樣,宇宙中也有和宇宙差不多同齡的古老“恒星”。找到這種恒星,也差不多就可以知道宇宙年齡的下限,而這也被認(rèn)為是測(cè)算宇宙年齡最基本的方法之一。
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