最新研究：宇宙年龄 267 亿岁！？

在不久前《皇家天文月刊》发表的一篇文章中，研究人员提出了一个新模型：他们直接将宇宙的年龄从138亿岁增加到267亿岁，几乎翻了一番。

对于这个结果，有人认为这是科学的新发现，属于见证历史； 有人认为，这与之前“大爆炸没有发生”的观点一样，只是“反大爆炸”人士的哗众取宠。 那么我们应该如何看待这篇文章呢？

1 意外

自从韦伯（Webb）望远镜投入使用以来，对早期宇宙的研究如雨后春笋般涌现。 最令人惊讶的新发现之一是早期星系出人意料地成熟，几乎与晚期宇宙中我们周围的星系一样明亮，同时也具有成熟的星系结构。

按理说，星系是通过“大鱼吃小鱼”的方式慢慢生长的，早期宇宙中应该充满了正在合并的不规则星系。 但事实上，我们看到那里的星系非常规则、整齐，而且还有光滑的盘面，和我们周围的星系没有什么不同。 简而言之，原本看起来像孩子的星系表现出了异常成熟的特征。

同样，还网有一个长期困扰科学界的问题：超大质量黑洞是如何形成的。 如果也是通过“大鱼吃小鱼”的方式，那么早期宇宙中就不应该存在如此巨大的类星体； 包括那些位于星系中心、质量是太阳数百亿倍的黑洞，它们都不应该存在于宇宙中的我们身上。 毕竟138亿年的时间并不足以合成如此巨大的黑洞。

此外，天文学家还发现某些恒星的年龄惊人地大。 比如著名的“玛士撒拉”星，经当时的研究人员计算，其年龄约为145亿年，比宇宙本身还要古老。 儿子比父亲早出生，肯定有什么问题。 虽然这颗恒星的年龄波动了8亿年，但可能仍在138亿年的年龄范围内，但这些现象共同指向一个地方——宇宙的年龄似乎是错误的。 如果宇宙不像我们想象的那么年轻，所有这些问题不都迎刃而解了吗？

2 宇宙年龄

想要知道宇宙的年龄是否正确，首先要知道它是如何计算的？

根据各种观测数据，宇宙正在膨胀是不争的事实，而不是纯粹的理论预测。 如果我们能够知道宇宙从开始到现在膨胀了多少次，以及这段时间的具体膨胀率，那么我们就可以计算出它所花费的总时间，也就是宇宙的年龄。

宇宙的膨胀速度，主要体现在天体远离我们的速度，也称为回归速度。 天体（例如遥远的星系）的后退速度与其距我们的距离成线性关系（v=HD）。 天体离我们越远，远离我们的速度就越快。 这称为哈勃-勒梅特定律，也称为哈勃定律。

我们如何知道物体远离我们的速度有多快？ 这可以从它发出的光的红移来判断。 红移现象的存在表明这些天体要么正在远离我们，即多普勒红移；要么正在远离我们。 或者它们周围有很强的引力场，即引力红移。

多普勒红移

引力红移

显然两者都不可能：怎么可能所有天体都在四面八方逃离我们，我们是瘟神吗？ 难道宇宙周围存在着未知的强大引力场，那就更加离谱了。

既然这两种情况都不可能，那为什么光的波长会变长呢？ 为此，兹威基曾提出“光子疲劳”假说，即光子跑得太远，跑得无聊，因此波长变长，出现红移。

由于“光子疲劳”假说无法解释宇宙微波背景的各向同性，后来人们认为从空间膨胀的角度来解释更合适，因此这种由宇宙膨胀引起的红移被称为“宇宙学红移”。转移”。

根据宇宙红移的大小，我们可以计算出该物体距离我们有多远。 距离越远，光线传播的时间就越长，到达我们的时间就越长，所以我们看到的实际上就是它很久以前发出时的样子。 因此，通过观测不同时期的天体，我们可以了解宇宙不同时期的演化过程。

和背景辐射一样，它的红移值为1100，大约是大爆炸后的38万年，这也是传统大爆炸模型中宇宙的“起点”。 注：这不是“奇”的“奇”，而是“起”的“气”，就是“开始”的意思。

知道了宇宙学红移的“极限”，就相当于知道了宇宙膨胀了多少次，下一步就是找出每个时期的具体膨胀速度。

要要求空间膨胀速度，需要一个重要的参数——哈勃参数（H）。 这涉及复杂的理论计算。 总之，根据FLRW度量、广义相对论等，可以推导出描述膨胀宇宙的弗里德曼方程，从而得到哈勃参数与物质密度的关系。

3H=8G

宇宙中的物质主要由重子物质、暗物质、电磁波等辐射、暗能量等组成。 除了神秘的暗能量外，所有物质都会随着宇宙的膨胀而被稀释，因此它们的密度与红移密切相关。

有了物质的密度，经过这样的换算，我们就知道了哈勃参数会如何随着红移的变化而变化，也就相当于知道了宇宙在各个时期的膨胀速度。

H = f(z)

与当前宇宙膨胀率对应的哈勃参数是哈勃常数（H0）。

H=f(0) = H0

可见，哈勃常数虽然被称为“常数”，但从宇宙的时间尺度来看，它并不是完全常数。 更重要的是，在宇宙的每一个空间都是一样的。

通过对弗里德曼方程进行适当变换，我们可以看出，宇宙的年龄几乎是哈勃常数的倒数，所以知道了哈勃常数就意味着知道了宇宙的年龄。 这大致就是当前宇宙年龄的计算方法。

t = 1/H0

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为了解决星系的“早熟”问题，研究人员并没有直接计算宇宙的年龄，而是首先引入了一个假设：假设基本物理常数不是常数，而是像哈勃常数一样随时间变化。

这似乎是一个逆天的假设，但人们并不是随口说出来的。 这个假说最早是由量子力学奠基人之一、预网言反物质存在的保罗狄拉克提出的，因此也算是“出身名门”。

研究人员相当于用狄拉克做了“背书”，然后在之前的FLRW度量基础上增加了一个因子，使得万有引力常数等基本物理常数可以随时间变化。

研究人员表示，然后，通过修改后的FLRW度量，新的弗里德曼方程中出现了一个动态宇宙学常数，该方程预测暗能量不再是常数，而是随时间变化。 该模型是“协变耦合常数模型（CCC）”。

这个模型最大的优点是：根据它预测的哈勃常数，我们的宇宙被拉伸到267亿年，这就解决了开头提到的一系列时间不足的问题。

但这个模型也有缺点：我们在早期宇宙中看到的星系应该非常大，而且不应该像观测到的那么小。

为了解决这个问题，研究人员引入了另一个假说，就是前面提到的“光子疲劳”假说。

研究人员认为，疲惫的光子会扭曲图像，使其变得更小、更暗、更模糊。 这与我们观察到的早期星系的出现相对应。 该模型称为“疲劳光子模型（TL）”。

虽然光子疲劳假说本身存在一些问题，但与之前的耦合常数模型结合后，这个新模型（CCC+TL）可以解释很多现象。

4 个人网观点

今天宇宙学遇到的困境，要么是星系和黑洞的演化模型有问题，要么是宇宙本身的演化模型有问题。

通常，大多数人会关注前者。 毕竟，修补星系或黑洞的模型比修补宇宙的模型要可行得多。 也许现有的模型只适合中晚期宇宙，只需要找到适合早期宇宙的星系或黑洞模型即可。

与他们不同的是，本研究关注的是后者，选择直接挑战宇宙模型，这本来就是值得赞扬的。 它不局限于旧的模式，而是可以跳出框框，从新的角度思考，为未来的研究提供新的思路。

但这项研究偏于理论，属于为了迎合观测数据而“一块一块地”得出的“弱理论”。 尽管类似的弱理论还有很多，但将“常变量”和“光子疲劳”假设引入现有理论中的风险会非常高。

目前，该理论还很粗糙。 例如，它是否能够很好地拟合普朗克数据并解释其他天体物理和宇宙学观测结果还有待观察。 毕竟还是那句话：非凡的意见需要非凡的证据！