宇宙是什么？中国古代早期的文字“禹”和“周”都是建筑物或与有关的建筑物的专用名词。

禹和周

《诗经》在《禹八月》中有屋檐、屋檐的意思；与它在宇宙中争锋。”中间的“周”是指房子的梁。

但在《淮南子·齐俗训》中，“宇”指的是周围的无限空间，“周”指的是过去和现在的无限时间，，非常接近现代宇宙的解释。哲学中的概念是指一切物质及其存在的总体。

现在随着现代科学的不断发展，我们现在逐渐认识到，宇宙本来就是所有时间、空间、一切物质的总称，包括万物、法则和法则.

宇宙空间

红移现象

宇宙中恒星静止时的光谱线在光谱中间；越靠近耳朵th，光波的波长越短，频率越高，光谱线向光谱的紫端偏移，即“紫移”。当恒星远离我们时，光波的频率变低，波长变长，谱线会向光谱的红端移动，出现“红移”的现象.

通过判断谱线移动的方向，我们就可以知道恒星是在远离我们，还是在不断地靠近我们。

光谱上的红移和蓝移

1922年，美国天文学家埃德温·哈勃开始观察到，当恒星的光谱线到达地球时，它们的光谱线在不断地拉长，而不是标准波。也就是说，谱线不断向光谱的红端逼近，这就是红移现象的起源，也是大爆炸基本理论。

于是，哈勃有了一个跨时代的发现，那就是：无论从哪个方向看，远处的星系都在快速远离我们，而近处的星系也在不断地向我们靠近。换句话说，宇宙在膨胀。

星系红移调查数据

大爆炸宇宙学

“大爆炸理论”是现代宇宙学中最具影响力的理论。它的主要思想是宇宙曾经有过从热到冷的演化史。在此期间，宇宙系统在中不断膨胀，使得的物质密度由稠密演化为稀疏，如同一场巨大的爆炸。

大爆炸

我们现在的宇宙经历了这样一次大爆炸。爆炸初期形成了电子光子等物质形态，随后随着宇宙的爆炸膨胀，温度和密度迅速下降。的温度下降促进了原子和分子的形成，原子和分子相互反应产生基本的气态。之后，气体和气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种恒星和星系，最终形成了我们今天看到的宇宙。

恒星演化过程

其实在大爆炸理论提出的时候，就受到了很多科学家的质疑，爱因斯坦就是其中之一。爱因斯坦在总结引力方程时，通过公式推导出宇宙实际上是一个的动态宇宙，它从不停止其动态变化。于是爱因斯坦在公式中又增加了一个“宇宙学常数”，以此来保持宇宙的计算结果静止。

但是在哈勃发现红移现象后，爱因斯坦来到了哈勃工作的威尔逊天文台，亲自验证了红移现象的准确性。后来爱因斯坦公开表示他的静态宇宙论是错误的，删掉了公式中的宇宙常数。

红移和蓝移

引力奇点

物理奇点是和存在和不存在的点。

引力奇点是大爆炸宇宙学中提到的一个“点”，即“大爆炸”的起点。该理论认为，宇宙（时空）是从这个“点”开始的“大爆炸”之后形成的。

奇点是一个密度无限大、时空曲率无限大、热量无限大、体积无限小的“点”。所有已知的物理定律都在奇点处失效。

大爆炸的奇点

宇宙的年龄

科学家根据宇宙膨胀率和宇宙微波背景辐射等观测数据，估计宇宙来自138亿年前的奇点大爆炸。

138亿年这个数据是科学家结合理论和实际观测数据计算得出的。最重要的贡献者是红移现象的发现者哈勃望远镜。他在1929年发表的论文中，提到了哈勃定理，并给出了相应的计算公式。

天文学家哈勃

哈勃定理中最重要的是哈勃常数，哈勃常数的倒数表示现有宇宙回到未爆炸奇点所需的时间。

哈勃常数是固定值。2013年，欧洲航天局通过克鲁普卫星的观测结果公布了最新的哈勃常数值67.80±0.77(km/s)/Mpc。是300万光年）。也就是说，距离每增加300万光年，星系远离地球的速度就会增加67.8公里每秒。

星系逐渐远离地球

最后，科学家们用哈勃常数计算出宇宙的年龄，已知为138亿年。但是这个说法并不完全准确，因为当时的科学水平还不够高，对宇宙的认识有一定的局限性，宇宙中有太多的东西没有被人类发现。

玛士撒拉——一颗160亿岁的恒星在这个神秘的宇宙中正在发生着事情。

浩瀚宇宙

根据科学家的观测，在距离地球190光年的天秤座发现一颗新星——HD140283，目前命名为玛土撒拉之星。它以每小时130万公里的速度运行，也是宇宙中已知最古老的恒星。

一颗新发现的远古恒星并不值得大家关注，但科学家们却对玛士撒拉给予了前所未有的关注。原因是它的年代非常非常特别。2000年，欧洲天文局的依巴谷卫星测量数据计算得出，玛士撒拉的寿命为160亿年。

玛士撒拉概念图

  • 年龄悖论

玛士撒拉160亿岁本身不是什么大问题，但最大的问题是160亿年和大爆炸理论的计算违背了宇宙138亿年。如果宇宙只有138亿年，那么宇宙中的恒星怎么可能有160亿年，比宇宙还要长22亿年呢？这显然是非常不合理的。这就是著名的“年龄悖论”

然而，玛士撒拉本身并没有什么特别之处。它基本由氢和氦组成，几乎不含金属元素。老星的身份是一致的，因为在宇宙初期，金属原始人是非常罕见的。

玛士撒拉环境概念图

  • 距离造成的误差

    星星出现在宇宙之前，这显然不符合逻辑。宾夕法尼亚州立大学的天文学家霍华德邦德和他的研究团队对这个问题进行了更深入的研究。为了更准确地确定玛士撒拉的年龄，他们收集整理了哈勃太空望远镜2003-2011年的各种数据，包括恒星的位置、距离和能量。

    我们要知道，天文学家推算恒星年龄的一个重要方法就是根据距离和恒星的目视亮度来推算恒星的实际亮度。一颗星星的实际亮度代表越年轻的星星。

    星星都亮了

    但是玛士撒拉距离地球有190光年，这是一个非常大的距离，目前的科技水平无法准确估计它的具体距离。而且，190光年的数据对于我们来说也是一个不明确的概念。所以，190光年数据的不准确，让我们很难判断玛士撒拉的真实寿命，就会产生很大的误差。

    Methusela就像一个火球

    • 其他错误

    Bond的团队认为，从恒星聚变的理论模型来看，Methusela从外核扩散到内核的程度比大家估计的要深一点。那么核反应所能燃烧的氢气就会比人们估计的少很多，也就是说玛士撒拉的年龄会比大家计算的年轻很多。

    太阳内部产生的是核聚变反应

    另一个可以证实玛修塞拉比计算更年轻的证据是氧气的丰富度，玛修塞拉的氧铁比远比计算高很多比预测的数字要多，而且根据研究，氧是宇宙形成初期的稀有元素，所以这也意味着，玛士撒拉的实际年龄低于160亿年。

    大爆炸理论错了吗？♂邦德的团队经过慎重考虑和多因素同步分析，最终在2014年推算出玛士撒拉的真实年龄约为142.7亿年，正负8亿年

    玛士撒拉引发诸多学术讨论

    这说明在负误差8亿年的情况下，玛士撒拉的真实年龄比宇宙的138亿年还要年轻。但在8亿年的正误差下，宇宙的年龄仍然比HD140283低得多。

    这是否意味着我们的大爆炸理论是错误的？不它不是。这意味着我们要在大爆炸的背景下重新审视“138亿年”的数据。

    大爆炸概念图

    之所以如此确定宇宙年龄为138亿年，是因为普朗克探测器提供的宇宙微波背景辐射图完美验证了这个模型。并且通过宇宙微波背景辐射图，科学家计算出宇宙年龄为138亿年。这个数据的准确性是值得肯定的。

    宇宙微波背景辐射图

    • 暗物质与暗能量

    科学不能只从一个角度看问题，就像宇宙的年龄不能只从宇宙微波背景辐射图看一样。哈勃等人提出大爆炸的时候，科学的发展还远远没有达到现在的水平，所以没有人会认为是宇宙中另一种巨大的物质和能量的内容，也就是我们现在所说的暗物质和暗能量。

    宇宙中暗物质的概念

    暗物质和暗能量以前我们是不知道的，现在我们基本确认了这两种物质的存在，所以在考虑宇宙年龄的时候不能忽视它在场。

    根据目前的观测，我们知道暗物质和暗能量占整个宇宙的70%以上。现在看来，真正主导宇宙演化的可能是这两种物质。如果算上暗物质和暗能量，宇宙的年龄可能不是现在的138亿年，但比这个数字大得多。

    各种物质的比例

    当然，要想知道这两种物质对宇宙的影响到底有多大，还是要靠科技水平的进一步提高。因为我们目前只能确认这两种物质的存在，对它们的其他方面基本没有更深入的了解。

    平行宇宙论

科学家们不仅考虑了近年来宇宙中新发现的两种物质，还提出了另一个假说——平行宇宙论。

平行宇宙的概念

平行宇宙理论是指我们所知道的宇宙不是唯一的，在这个宇宙之外可能还有其他我们不知道的宇宙。而宇宙和宇宙的诞生时间并不是唯一的。我们可以知道，我们的宇宙诞生于138亿年前，而我们宇宙之外的，还有一个比它更早诞生的宇宙。

古代恒星玛士撒拉可能来自更古老的宇宙。这样，玛土撒拉的160亿岁也就可以通过理解了。

玛士撒拉从宇宙中诞生

你肯定会认为时间旅行是不现实的，但爱因斯坦却做出了这样的猜想。他认为宇宙中有一条可以穿越时空的隧道，而这条隧道又与不同的宇宙有关，看来平行宇宙说也不无道理。

按照现在的科学水平，要弄清楚宇宙的年龄是否真的有138亿年，玛士撒拉是否真的有160亿年，是远远不够的。现在所有的数据都是根据一些理论计算出来的，我们面对的是宇宙，一个充满谜团的世界，但是推论结果的准确性还远远不够。

宇宙空间

当然，随着科技水平的不断提升，面对宇宙，相信我们会遇到更多像“年龄悖论”这样的问题。但我们始终相信，随着科技的发展和进步，一切问题都可以得到最终的答案，一切只是时间问题。