宇宙有多老？我们的答案越来越准确。

只需几毫秒，谷歌就能给出一个让许多人类最深刻的思想家长期无法理解的事实：宇宙已有近 140 亿年的历史。许多宇宙学家对这个数字越来越有信心。2020 年 12 月，智利阿塔卡马宇宙望远镜 (ACT) 的研究人员合作公布了他们的最新估计：137.7 亿年，上下浮动几千万年。他们的答案与普朗克任务的答案相符，普朗克任务是一颗欧洲卫星，在 2009 年至 2013 年间进行了类似的观测。

ACT 和普朗克的精确观测是在人类观察天空并思考宇宙起源一千多年之后得出的。不知何故，寿命不到一百岁的灵长类动物掌握了发生在他们星球——甚至是形成他们星球的古老恒星和原子——存在之前的万古事件。下面简要介绍一下人类如何开始弄清楚宇宙有多古老。

上古：创世之始

每种文化都有创世神话。例如，巴比伦人相信天地是由一位被杀的神的尸体凿成的。但很少有信仰体系能具体说明万物的起源（印度教是个例外，它认为宇宙每 43 亿年就会重生一次，这与地球的实际年龄相差无几）。

至少在西方，那个根深蒂固的想法来自希腊哲学家，这实际上是一种科学上的倒退。公元前四世纪和三世纪，柏拉图、亚里士多德和其他哲学家都认为行星和恒星嵌入在永恒旋转的天球中。在接下来的一千年左右，几乎没有人预料到整个宇宙会有年龄。

1600 年至 1900 年：无限的终结

1610 年，天文学家约翰尼斯·开普勒意识到，流行的希腊宇宙观中有一个重大漏洞，一直困扰着天文爱好者。如果一个永恒的宇宙中真的有无数的恒星，就像许多人相信的那样，那为什么这些恒星没有发出耀眼的光芒填满整个宇宙呢？他推断，漆黑的夜空暗示着一个有限的宇宙，恒星最终会逐渐消失。

夜空与无限宇宙之间的冲突被称为奥尔伯悖论，以 1826 年推广这一悖论的天文学家海因里希·奥尔伯的名字命名。现代解决方案的早期版本来自诗人埃德加·爱伦·坡。他在 1848 年的散文诗《尤里卡》中推测，我们之所以经历黑夜，是因为宇宙不是永恒的。宇宙有一个开端，从那时起，时间还不足以让星星完全照亮天空。

20 世纪：早期和现代宇宙进入视野

但奥伯斯佯谬的解决需要时间。1917 年，当爱因斯坦自己的引力理论告诉他宇宙可能随着时间的推移而增长或萎缩时，他在他的方程式中添加了一个模糊因子——宇宙常数——以使宇宙保持静止（使其永远存在）。

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与此同时，更大的望远镜让天文学家能够更清晰地看到其他星系，这引发了一场激烈的争论：他们看到的是遥远的“宇宙岛”，还是银河系内附近的星团。埃德温·哈勃敏锐的双眼在 20 世纪 20 年代末解决了这一争论，首次测量了星系间的距离。他发现星系不仅是巨大而遥远的物体，而且它们还在彼此远离。

宇宙正在膨胀，哈勃测得宇宙膨胀速度为每秒每百万秒差距 500 公里，这个常数现在以他的名字命名。掌握了宇宙膨胀的规律后，天文学家有了强大的新工具来回顾过去，判断宇宙何时开始膨胀。哈勃在 1929 年的工作中，将宇宙膨胀定为宇宙大约有 20 亿年的历史。

杜克大学宇宙学家丹尼尔·斯科尔尼克说：“膨胀率告诉你宇宙历史倒带的速度有多快，就像一盘老式 VHS 录像带。倒带速度越快，电影就越短。”

但测量遥远星系的距离是一件麻烦事。1965 年，研究人员探测到来自太空各个方向的微弱微波噼啪声，于是出现了一种更清晰的方法。宇宙学家早已预测到这种信号应该存在，因为宇宙诞生后数十万年发出的光会因空间膨胀而延伸成更长的微波。通过测量这种宇宙微波背景 (CMB) 的特性，天文学家可以拍摄年轻宇宙的快照，推断出其早期的大小和内容。CMB 是宇宙有一个开端的无可辩驳的证据。

诺贝尔奖获得者史蒂芬·温伯格在其 1977 年出版的《最初三分钟》一书中写道：“1965 年对宇宙微波背景最终发现的最重要成果，就是迫使我们所有人认真对待早期宇宙存在的观点。”

1990 年至今：完善计算

CMB 让宇宙学家了解了宇宙在早期有多大，这有助于他们计算出宇宙现在的大小和膨胀程度。斯科尔尼克将这一过程比作注意到婴儿照片中孩子的手臂长一英尺，然后估计相应青少年的身高和生长速度。这种方法为研究人员提供了一种测量宇宙当前膨胀速度的新方法。事实证明，它比哈勃每秒 500 公里每百万秒差距的速度慢了近 10 倍，将宇宙起源的时间推得更远。在 20 世纪 90 年代，年龄估计范围为 70 亿至 200 亿年。

多个团队付出了艰苦的努力，力图完善宇宙学对宇宙膨胀率的最佳估计。1993 年，哈勃太空望远镜对星系的观测将当前的哈勃常数定为 71 公里/秒/百万秒差距，将宇宙的年龄缩小到 90 亿至 140 亿年。

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随后在 2003 年，WMAP 太空船记录了一张具有精细特征的 CMB 地图。通过这些数据，宇宙学家计算出宇宙的年龄为 135 亿至 139 亿年。大约十年后，普朗克卫星对 CMB 进行了更详细的测量，得到的哈勃常数为 67.66，年龄为 138 亿年。来自 ACT 的新独立 CMB 测量结果基本相同，这进一步增强了宇宙学家的信心，他们知道自己在做什么。

“现在我们得到了普朗克和 ACT 一致的答案，”Flatiron 研究所宇宙学家、ACT 合作成员 Simone Aiola 在当时的新闻稿中表示。“这说明这些困难的测量是可靠的。”

接下来是：宇宙冲突

但随着对早期和现代宇宙的测量变得更加精确，它们开始发生冲突。虽然基于 CMB 婴儿照片的研究表明哈勃常数在每秒每百万秒 60 多公里，但对当今星系的距离测量（斯科尔尼克将其比作宇宙“自拍”）给出了更快的膨胀率，在 70 多公里到中。斯科尔尼克在 2019 年参加了一次这样的调查，另一项基于各种星系亮度的测量在 2021 年 1 月得出了类似的结论（现代宇宙正在迅速膨胀）。

从表面上看，这些团队获得的更快的速率可能意味着宇宙实际上比普朗克和 ACT 所称的 138 亿年年轻约 10 亿年。或者，这种不匹配可能暗示现代天文学对现实的描述中缺少了更深层次的东西。例如，将 CMB 与当今联系起来需要对似乎主宰我们宇宙的、不太了解的暗物质和暗能量做出假设，而哈勃常数测量结果不一致的事实可能表明，计算宇宙的真实年龄将不仅仅是倒带而已。

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另一个有争议的估计声称宇宙可能有 267 亿年的历史，是目前认为的两倍。这是基于未经证实的观点，即遥远星系的红移光可能会受到空间膨胀以外的物理常数的改变。测试这一观点的一种方法是通过詹姆斯韦伯太空望远镜的有限测量。

“我不确定我们是如何推导出宇宙年龄的，”斯科尔尼克说。“我不是说这是错的，但我不能说这是对的。”

本文已更新。最初于 2021 年 1 月 13 日发布。