天文|一千个观测者算出一千个宇宙年龄?


如果时间不是绝对的而是相对的 , 那么我们该如何测量宇宙的年龄?那测量出来的会是宇宙相对于地球的年龄吗?

这是个好问题 。 你是对的 , 如果你乘坐接近光速的宇宙飞船离开早期的宇宙 , 到达现在的时空 , 从你的时钟测量出的宇宙年龄会年轻许多 。
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然而…当我们观察宇宙 , 会发现它几乎是均匀的(无论何处都一样) , 而且具有各向同性(没有偏好的方向) 。 当然 , 它只能是在同一参考系(即宇宙微波背景辐射(CMB)在任何方向均相同)表现出各向同性 。 如果你相对于参考系运动 , 则会发现宇宙微波背景变得不对称:在你移动的方向上发生蓝移 , 而在相对的方向上发生红移 。
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那么 , 测量宇宙年龄的时钟相对于宇宙微波背景辐射静止的 , 也就是宇宙微波背景辐射在任何方向看起来都一样的参考系中的时钟 。

事实证明 , 我们的地球是非常接近这样一个参考系的;和大多数其他星系一样 , 我们的银河系相对宇宙微波背景辐射(CMB)的运动速度每秒只有几百公里 。 这与光速相差甚远 , 任何时钟的相对论效应也是很小的 。 是的 , 与相对宇宙微波背景辐射(CMB)静止的时钟一样 , 我们可以测量出相对于地球的宇宙年龄 , 而不会引入很多误差 。
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你是对的 , 我们不能确定宇宙的年龄 , 因为这个年龄的测定是基于光速是一个常量而不是变量 。 这个年龄在一定程度上也与星系之间相互远离的速度(即红移)有关系 , 近来发现此速度是可变的 。 也有迹象表明 , 相互远离的速度正在放缓 。 既然这样 , 当我们用的每一个参照的标准都是变量 , 还能用其来测量地球的年龄吗?
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好 , 我们不止依靠“光速”或“红移” , 我们也有“放射性定年法” , 但这也是另一个玩笑 。 放射性测试基于各种放射性同位素的半衰期 , 如半衰期非常长的氩和碳 。 这些过程产生了许多的假设 , 我们对于半衰期的计算是否准确 , 放射性衰变是否恒定不变 , 不同材料最初是否具有相同水平的放射能力 。 就精度而言 , 这种方法就像是用六英寸长的尺子去测量地球的周长 。 所以这就是我所谓的“依推测的估计” , 然而这些内容都进入了教科书 , 就好像这是一个可靠的、具体的事实一样 。
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还没完呢 , 爱因斯坦提出 , 时间和速度是相对的 , 所以在宇宙大爆炸的前提下 , 我们可以很容易看到各种不同速度的天体以不同的速度或速率运动 , 所以时间也会相应的有不同的变化 。 但是 , 宇宙学家和天体力学家在估算宇宙年龄的时候 , 似乎忽略了相对论 。 这真的是科学吗?
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关于宇宙大爆炸的测量并非绝对的 。 虽然宇宙中的所有观察者一致认为宇宙大爆炸是可观测宇宙的开始 , 但该事件起至今他们将会测量出不同的时间 。

【天文|一千个观测者算出一千个宇宙年龄?】然而 , 有两个已经由实验证实的事实对宇宙学家来说非常有用:

星系在太空中运动的速度相比于光速是非常小的(约500-600公里/小时) 。

宇宙膨胀的各向异性(即不同方向上的差异)是非常小的(十万分之一) 。 [1][2]

两个事实皆通过宇宙微波背景辐射得到证实 。
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因此 , 我们可以忽视不同速度观测者之间的相对变量 , 以及不同空间位置的相对偏差 。 这就与经典力学中忽视相对论效应相类似 , 因为相对于光速而言 , 其涉及的距离和速度都非常低 。 但这并不意味着相对论效应不存在 。

因此 , 为了所有“实用的”目的(也就是宇宙学的目的) , 我们可以忽略相对论效应 , 而且认定自宇宙大爆炸起对时间的测量看做是绝对时间的测量 。 (例如 , 宇宙的年龄就是这样计算得出的 。 )

然而 , 从严格的理论视角来说 , 自宇宙大爆炸起测出的时间并不是绝对的 。

值得注意的是 , 通过宇宙微波背景辐射(CMB)得出的“绝对”测量值仅适用于宇宙学目的 。 例如 , 借此得出的关于宇宙年龄的误差是0.02亿年!!!事实上 , 除了宇宙学 , 这对于其他任何方面毫无用处 。


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