宇宙的年龄是多少？科学家是怎么推算的

　　物理学家告诉我们，宇宙已有138亿年的＂寿命＂了，它的寿命比我们想象的都要大很多。宇宙的时间尺度和形如蝼蚁一样的我们简直不是一个维度的客观事物。那么，天文学家是怎么计算出来宇宙的年龄的呢？只是猜测？还是有着严密的科学推算？关于宇宙的认知历程也许才刚刚开始。
　　远古之星
　　简而言之，宇宙必须至少与我们在其中发现的最古老的事物一样古老。因此，对宇宙年龄的直接探索就是寻找最古老的恒星。
　　通过寻找星团的所谓＂主序关闭＂，可以最准确地确定星团中的恒星或星团的聚集时间。恒星生命中最长的阶段是燃烧氢。在此阶段中，恒星遵循其温度与亮度之间的关系，即主要序列。换句话说，更热的星星会更亮。
　　一旦一颗恒星用完氢来燃烧，它将开始冷却，从而离开这个主要的序列关系，然后成为超巨星，白矮星甚至黑洞。根据我们对恒星演化的了解，天文学家可以估计某些类型的恒星将在主要序列上继续燃烧氢多长时间。我们的太阳是质量相对较低的恒星，已经燃烧了近50亿年的氢，并将继续燃烧另外的4至50亿年。即使它们有更多的燃料燃烧，更多的大质量恒星在主序列上花费的时间也较短，因为它们燃烧该燃料的速度更快。因此，以太阳这颗恒星作为参照物，就可以轻松的判断其他恒星的年龄了。
　　随着星团的年龄增长，质量最大的恒星首先离开主要序列，其次是质量下降的恒星。相对年轻的恒星团的观测将因此揭示出填补主要序列的所有类型的恒星。较旧的星团将显示出较不完整的主序列，因为最大质量的恒星已经用尽了氢燃料并＂关闭＂了主序列。
　　仍在主序上的最大质量恒星（即仍在燃烧的氢）限制了星团的年龄。观测到的最古老的星团的年龄范围在11-13亿年之间。
　　白矮星
　　在前面的文章中，我们讨论过垂死恒星生命的终结阶段，以及像我们的太阳这样的低质量恒星如何演化成白矮星。白矮星是非常稠密的物体，它们将相当于太阳质量的质量压缩到地球的大小中，比如，一茶匙的白矮星物质重达15吨！
　　由于白矮星不再通过聚变来燃烧元素以产生和发射辐射，因此它们像燃烧完毕的余烬一样慢慢冷却。因此，白矮星的温度可以告诉我们，它们花了多长时间冷却，并且间接地透露了它们的年龄。 科学家观测结果显示，哈勃太空望远镜发现的最古老的白矮星是在12-13十亿岁的范围内。
　　宇宙微波背景
　　通过古老恒星的观测，对宇宙进行年龄测量是一项重要的任务，但最直接确定宇宙年龄的方法是观测大爆炸所留下的＂文物＂辐射，即宇宙微波背景辐射，简称CMB。
　　简而言之，随着时间的流逝，我们的宇宙在不断扩大，在我们与银河系外其他星系＂邻居＂之间留下了越来越大的空间。就像我们可以拨动时钟指针一样，我们也可以可以拨动＂宇宙辐射时钟＂，来计算宇宙膨胀了多少年了。具体方法是借助CMB中的信息来推测和计算，以确定宇宙已经膨胀了多长时间。
　　CMB是大爆炸期间产生的辐射，这种奇异性在几分之一秒内就开始结合了高密度、温度和压力，这些物质和辐射不断膨胀，并冷却到我们今天观察到的宇宙中。CMB辐射在不断行进时也已经逐渐冷却，但这些辐射仍然对来自宇宙大爆炸事件的信息进行了＂秘密＂编码。科学家可以根据宇宙微波背景辐射来探秘宇宙诞生时候的事情。因此，CMB为我们提供了相当于我们宇宙婴儿时期的照片，是从一开始就发生的所有事情的快照。
　　宇宙学参数
　　仅仅靠观测恒星和宇宙微波背景辐射来计算宇宙的年纪，是远远不够的，科学家还需要一些物理学参数，这些参数有：
　　· 宇宙的膨胀率，称为哈勃常数。
　　· 宇宙中重质物质（正常物质）和暗物质的密度（即需要扩展多少物质）。
　　· 宇宙常数，与膨胀的加速度有关的参数。
　　从WMAP和普朗克卫星等太空探测器制作的CMB精确地图，天文学家和物理学家可以测量这些参数。根据它们，可以在Lambda Cold Dark Matter宇宙论的理论框架内确定对宇宙年龄的估计，这包括我们对构成宇宙的成分的理解。
　　这种方法发现宇宙的年龄是138亿年，前后误差约3700万年。与总时间138亿相比，年龄的不确定性相对较小，这与测量三个宇宙学参数中的每一个相关的不确定性有关。
　　从这个年龄来看，我们太阳系的年龄只有大约45亿年。由太阳系产生的某些同位素，例如钾和铀，提供了有关太阳系年龄的线索。这些同位素会发生放射性衰变，因此可以非常准确地测量自其形成以来经过的时间。
　　由CMB确定的年龄与为最古老的星团和白色矮星计算的最小年龄相一致的事实告诉天文学家，我们处在正确的轨道上。但是请记住，我们将宇宙的年龄定义为自大爆炸以来经过的时间。我们的观测证据都不能告诉我们在大爆炸之前发生了什么？这个问题最好由理论天文学家甚至哲学家来回答，而不是观测天文学家。