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一千個(gè)觀測(cè)者算出一千個(gè)宇宙年齡?

2020-09-17 11:05 作者:天文在線  | 我要投稿

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如果時(shí)間不是絕對(duì)的而是相對(duì)的,那么我們?cè)撊绾螠y(cè)量宇宙的年齡?那測(cè)量出來的會(huì)是宇宙相對(duì)于地球的年齡嗎?

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這是個(gè)好問題。你是對(duì)的,如果你乘坐接近光速的宇宙飛船離開早期的宇宙,到達(dá)現(xiàn)在的時(shí)空,從你的時(shí)鐘測(cè)量出的宇宙年齡會(huì)年輕許多。

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然而…當(dāng)我們觀察宇宙,會(huì)發(fā)現(xiàn)它幾乎是均勻的(無論何處都一樣),而且具有各向同性(沒有偏好的方向)。當(dāng)然,它只能是在同一參考系(即宇宙微波背景輻射(CMB)在任何方向均相同)表現(xiàn)出各向同性。如果你相對(duì)于參考系運(yùn)動(dòng),則會(huì)發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景變得不對(duì)稱:在你移動(dòng)的方向上發(fā)生藍(lán)移,而在相對(duì)的方向上發(fā)生紅移。

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那么,測(cè)量宇宙年齡的時(shí)鐘相對(duì)于宇宙微波背景輻射靜止的,也就是宇宙微波背景輻射在任何方向看起來都一樣的參考系中的時(shí)鐘。

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事實(shí)證明,我們的地球是非常接近這樣一個(gè)參考系的;和大多數(shù)其他星系一樣,我們的銀河系相對(duì)宇宙微波背景輻射(CMB)的運(yùn)動(dòng)速度每秒只有幾百公里。這與光速相差甚遠(yuǎn),任何時(shí)鐘的相對(duì)論效應(yīng)也是很小的。是的,與相對(duì)宇宙微波背景輻射(CMB)靜止的時(shí)鐘一樣,我們可以測(cè)量出相對(duì)于地球的宇宙年齡,而不會(huì)引入很多誤差。

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你是對(duì)的,我們不能確定宇宙的年齡,因?yàn)檫@個(gè)年齡的測(cè)定是基于光速是一個(gè)常量而不是變量。這個(gè)年齡在一定程度上也與星系之間相互遠(yuǎn)離的速度(即紅移)有關(guān)系,近來發(fā)現(xiàn)此速度是可變的。也有跡象表明,相互遠(yuǎn)離的速度正在放緩。既然這樣,當(dāng)我們用的每一個(gè)參照的標(biāo)準(zhǔn)都是變量,還能用其來測(cè)量地球的年齡嗎?

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好,我們不止依靠“光速”或“紅移”,我們也有“放射性定年法”,但這也是另一個(gè)玩笑。放射性測(cè)試基于各種放射性同位素的半衰期,如半衰期非常長的氬和碳。這些過程產(chǎn)生了許多的假設(shè),我們對(duì)于半衰期的計(jì)算是否準(zhǔn)確,放射性衰變是否恒定不變,不同材料最初是否具有相同水平的放射能力。就精度而言,這種方法就像是用六英寸長的尺子去測(cè)量地球的周長。所以這就是我所謂的“依推測(cè)的估計(jì)”,然而這些內(nèi)容都進(jìn)入了教科書,就好像這是一個(gè)可靠的、具體的事實(shí)一樣。

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還沒完呢,愛因斯坦提出,時(shí)間和速度是相對(duì)的,所以在宇宙大爆炸的前提下,我們可以很容易看到各種不同速度的天體以不同的速度或速率運(yùn)動(dòng),所以時(shí)間也會(huì)相應(yīng)的有不同的變化。但是,宇宙學(xué)家和天體力學(xué)家在估算宇宙年齡的時(shí)候,似乎忽略了相對(duì)論。這真的是科學(xué)嗎?

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關(guān)于宇宙大爆炸的測(cè)量并非絕對(duì)的。雖然宇宙中的所有觀察者一致認(rèn)為宇宙大爆炸是可觀測(cè)宇宙的開始,但該事件起至今他們將會(huì)測(cè)量出不同的時(shí)間。

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然而,有兩個(gè)已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)證實(shí)的事實(shí)對(duì)宇宙學(xué)家來說非常有用:

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星系在太空中運(yùn)動(dòng)的速度相比于光速是非常小的(約500-600公里/小時(shí))。

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宇宙膨脹的各向異性(即不同方向上的差異)是非常小的(十萬分之一)。[1][2]

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兩個(gè)事實(shí)皆通過宇宙微波背景輻射得到證實(shí)。

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因此,我們可以忽視不同速度觀測(cè)者之間的相對(duì)變量,以及不同空間位置的相對(duì)偏差。這就與經(jīng)典力學(xué)中忽視相對(duì)論效應(yīng)相類似,因?yàn)橄鄬?duì)于光速而言,其涉及的距離和速度都非常低。但這并不意味著相對(duì)論效應(yīng)不存在。

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因此,為了所有“實(shí)用的”目的(也就是宇宙學(xué)的目的),我們可以忽略相對(duì)論效應(yīng),而且認(rèn)定自宇宙大爆炸起對(duì)時(shí)間的測(cè)量看做是絕對(duì)時(shí)間的測(cè)量。(例如,宇宙的年齡就是這樣計(jì)算得出的。)

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然而,從嚴(yán)格的理論視角來說,自宇宙大爆炸起測(cè)出的時(shí)間并不是絕對(duì)的。

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值得注意的是,通過宇宙微波背景輻射(CMB)得出的“絕對(duì)”測(cè)量值僅適用于宇宙學(xué)目的。例如,借此得出的關(guān)于宇宙年齡的誤差是0.02億年!?。∈聦?shí)上,除了宇宙學(xué),這對(duì)于其他任何方面毫無用處。

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沒有時(shí)間之說。只有現(xiàn)在。存在的一切,只存在于現(xiàn)在。沒有任何東西在看不見的未來和過去擁有實(shí)體,而且事實(shí)一直都是這樣的。現(xiàn)在是永恒不朽、永遠(yuǎn)存在的。

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當(dāng)你說時(shí)間是相對(duì)的,人們傾向于相信時(shí)間的存在。事實(shí)上,時(shí)間只是你對(duì)于時(shí)間的感知。而你感知時(shí)間是因?yàn)槭挛镌诋?dāng)下發(fā)生了變化。

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至于確定宇宙的“年齡”,你說的是你對(duì)于宇宙年齡的感知,而并不是實(shí)際年齡。如果你用光子的速度去測(cè)量你所感知的時(shí)間,不能只是考慮光子的相對(duì)速度,還必須考慮到空間本身并不是均勻分布的。

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廣義相對(duì)論認(rèn)為,空間在大質(zhì)量物體周圍是彎曲的。也就是說宇宙中有一些空間密度高,同時(shí)也有一些密度低。光子穿過高密度空間將需要更長的時(shí)間,而穿過低密度空間則持續(xù)更短的時(shí)間。只要我們能確定給定空間的質(zhì)量,就能確定空間的曲率。只要確認(rèn)了相對(duì)速度,就能確定多普勒效應(yīng)。

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使用最好的估量學(xué)和物理學(xué),你會(huì)得出一個(gè)你所感知到的宇宙年齡合理的近似值;不管這意味著什么。事實(shí)上,這個(gè)值也就對(duì)現(xiàn)在你所在的位置是正確的。

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FY: 簪花小甜豆

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