年齡神秘的宇宙，難以捉摸的哈勃常數，宇宙之謎能否揭開？

簡介：最新的研究表明宇宙已存在137.72億年。透過ACT科學家能夠確定年輕宇宙的許多行為，包括其年齡。結合威爾金森微波各向異性探測器（或WMAP）的結果，他們的年齡為137.7億歲。

宇宙可能已存在137.7億年。也可能稍小於這個數值，我們不能確定。

發表的兩篇論文表明宇宙已經存在137.772億（±390億）年。

多酷！這與早期以類似方法測量的宇宙年齡一致。這也很酷。

但也有不酷的地方，這似乎並沒有減少因不同測量方式產生的差異。不同的測量方式得出了一個與之小了幾億的年齡。這看起來也許不是個大事，但這真的是個大問題。兩組方法應該測量出一樣的年齡，但並沒有。這意味著我們忽略了宇宙的一些基本問題。

我們使用智利的阿塔卡瑪宇宙望遠鏡（ACT）做了新的觀測。它是一個六米長的蝶形望遠鏡,對光譜介於紅外線和無線電波之間微波部分的亮度很敏感。當宇宙還很年輕時，它特別炎熱且密實，但是大約在宇宙大爆炸38萬年之後，它因冷而變得透明。那時，它和太陽表面一樣炎熱，它發出的光或多或少已經成為光譜的可見部分，為我們肉眼可見。

但是宇宙自那時起已經膨脹了很多。這些光在到達地球時已經損失了很多能量來對抗膨脹，也發生了紅移（光譜的譜線向紅端移動），即波長變得更長。它現在位於光譜的微波部分。它到處都是，存在於天空的每個部分，所以我們把它叫做宇宙微波背景，簡稱CMB。

大量的資訊被儲存在光中，所以在宇宙剛38萬歲時，我們就可以透過ACT（阿塔卡瑪宇宙望遠鏡）觀測天空，估量宇宙的狀況。

ACT（阿塔卡瑪宇宙望遠鏡）觀測範圍有15000平方度，超過了整個天空的三分之一！透過觀測約5000平方度的範圍，他們能夠確定還年輕的宇宙的許多行為，包括它的年齡。結合威爾金森微波各向異性探針（簡稱WMAP）的結果，他們得出了宇宙137.7億的年齡。這也和歐洲普朗克任務的數值相符合，該任務同樣測量了早期宇宙的微波。

阿塔卡瑪宇宙望遠鏡做了關於早期宇宙的一份大調查，顯示了宇宙大爆炸留下的輻射中微小的溫度波動。這些變化最終形成了銀河、星辰和你。

他們也能測量宇宙膨脹率。20世紀20年代第一次發現了宇宙膨脹。天文學家發現離我們越遠的物體遠離我們的速度越快。離我們兩倍遠的物體彷彿正在以兩倍快的速度遠離我們。這種膨脹率被稱為哈勃常數，它是用單位距離的速度來衡量的：物體移動的速度與距離的比值。

新的觀測得出這個常數值為67.6 ±1.1公里每秒每百萬秒差距（百萬秒差距縮寫為Mpc，是關於天文學的某些方面便利的距離單位，等於326萬光年；比到仙女座星系的距離遠一點）。因此，由於宇宙膨脹，距離我們1Mpc的物體應該以67.6千米每秒的速度遠離我們，距離我們2Mpc的以135.2千米每秒的速度遠離，以此類推。比這複雜一些，但主要就是這樣。

現在存在著一個問題。有很多種方式測量哈勃常數，比如觀察遙遠星系中的超新星、用引力透鏡觀測、觀測遙遠星系中的巨大氣體雲等等。很多方法都得到了一個更大的數值，大約73 km/sec/Mpc。這些數字是相近的，讓人在某種程度上放心。但仍然存在著令人費解的差距。它們應該是一致的，但它們並不是。

他們也得到了宇宙的不同年齡。越大的哈勃常數意味著宇宙膨脹得越快。基於此宇宙並不需要太多的時間就能達到現在的大小，這意味著它更年輕。較小的常數則意味著宇宙更古老。雖然宇宙膨脹率看起來神秘，但它與更基本的宇宙年齡概念直接相關。也正是由於難以捉摸，兩組方法得出了不同的數值。

哪一個才是對的呢？這是一個很難回答的問題，甚至是一個錯誤的問題。更好的問法是：為什麼他們不一致？

很明顯，這兩個方法都是正確的。他們測量了宇宙不同的兩個部分。那些觀測宇宙微波背景輻射的人是在宇宙存在不足100萬年的時候觀測的。另一部分人則是在宇宙已經存在幾百萬年的時候觀測的。也許膨脹率在那段時間改變了。

換言之，我認為哈勃常數並不是一個常數。

方法本身也許會有問題，但已經用許多方式檢驗過，而且每組都使用了多種不同的方法檢驗，似乎不太可能出現這種情況。

這顯然是宇宙的錯，而非我們的。或者更好的說法是錯在我們測量宇宙的方法。它在做它該做的。而我們只要找出原因。

有關該問題已經發表了許多論文，毫不誇張地說，它是目前宇宙學中最大最棘手的問題。

僅個人觀點。獲得博士學位後，我的第一份工作是簡單研究宇宙背景探測器COBE的一個部分，透過它觀察宇宙微波背景（CMB）並確定了宇宙大爆炸是真的。那時的測量是不錯的，但仍有進步的空間。然後威爾金森微波各向異性探測器（WMPA）誕生了，再之後是普朗克，還有現在的阿塔卡瑪宇宙望遠鏡（ACT）。這些測量工具都有難以置信的準確。天文學家稱其為高精度宇宙學，這是一種內部笑話。很長一段時間，我們幾乎沒有任何關於這些數值的想法。

現在天文學家在這方面是如此地擅長，以至於10%的誤差都被視作一個巨大的問題，而在過去50%的誤差都是被認可的。看著這個領域隨著時代進步是一種真實的快樂，因為在這方面我們做得越好，我們就可以把宇宙本身作為一個整體理解得更好。

是，我們仍存在問題，但都是偉大的問題。

但是， 我們懷著他們不久就會被解決的希望。因為只要我們付諸實踐我們的理解就會取得前所未有的巨大飛躍。

BY: Phil Plait

FY: Ella

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