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267亿年:宇宙一下子老了130亿年? | 蔡嘉琪
原创 袁岚峰 风云之声 2024-01-25 20:02 发表于安徽
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想成为最长寿的人?听听匈牙利数学家保罗·埃尔德什(Paul Erdös,1913-1996)的办法:“当我是个孩子的时候,人们说地球的年龄是20亿年。现在,科学家说地球的年龄是45亿年。所以,我已经活了25亿年了。”
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Paul Erdös in 1992 | 维基百科
这个笑话可能让你哈哈大笑,但奇妙的是,最近同样的事也发生在了我们所有人身上。一位来自加拿大的科学家Rajendra Gupta发表了一篇文章,说宇宙的年龄是267亿年,而不是现在普遍认为的137亿年。按照埃尔德什的算法,我们所有人的年龄一下子增加了130亿年!
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不过,紧接着的问题就是:这个研究可靠吗?或者说,学术界主流接受这个结论了吗?答案非常明确:完全没有接受,这其实还只是他的一家之言,远没到改变教科书的程度。大家要想延年益寿,还是得好好锻炼,而不能指望一夜之间增加130亿岁这样的玄幻情节。
首先我们需要了解一下,137亿年的主流数据是怎么来的。其实宇宙有个年龄,这本身就是一个出人意料的发现,很多人的默认观点是宇宙无始无终。这个观点好像还挺有哲学意味,例如康德的“二律背反”。但无论再哲学它实际上也是错的,因为它跟一些观测事实不符。
例如一个很基本的问题是“夜晚为什么是黑的”,——这个问题乍看起来完全不是个问题,但仔细思考才会发现是个非常深刻的问题,它叫做“奥伯斯佯谬”(Olbers paradox)。请你仔细想想,为什么夜晚是黑的,就意味着宇宙有个有限的年龄?如果你能想清楚,说明你是个非常有思辨能力的人。
图片图源 prezi.com

对宇宙年龄最著名的证据,是所有的星系都在离我们远去。下图来自美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble,1889-1953)1929年的论文原文,他将对许多星系的观测数据画在同一张图上,其中横轴是星系间的距离,纵轴是星系的退行速度,即离开我们的速度。可以看到,离我们越远的星系,远离我们的速度越快。如果把数据用直线拟合,我们可以定义直线的斜率H = v/d为“哈勃常数”。这就是著名的哈勃定律,它证实了宇宙在膨胀,请仔细想想这是为什么。
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星球间的距离与退行速度之间的关系

那么,哈勃定律和宇宙年龄有什么关系呢?假如把宇宙的时间倒着走,那么最终的结局就会是缩成一个点。而从现在到缩成一个点所需的时间,就是哈勃常数的倒数。我们把它称为哈勃时间(Hubble time),这就是对宇宙年龄的估计值。因此,哈勃常数的大小将是回答宇宙年龄的关键。为了得到更精确的哈勃常数,人们做了大量的观测,例如1990年发射的哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope,HST)。
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宇宙从一个“奇点”开始膨胀 | National Science Foundation
基于这些事实和观测,科学家们提出了“宇宙大爆炸模型”,得到了绝大多数天文学家的认可。根据这个模型以及多年来的天文观测和数据分析,目前对宇宙年龄最好的估计是137亿年。
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用cookie(曲奇)理解“宇宙大爆炸模型”| YouTube
那么下一个问题是,加拿大科学家的267亿年是怎么来的?这个问题,就只有读过原始论文的内行才能明白了。基本的回答是,这个非主流的结论建立在非主流的假设上,而且不是一个非主流的假设,而是两个非主流的假设。其实在这里,“非主流”是一个比较委婉的修辞,大多数科学家对这些假设的看法应该是:完全不靠谱。
所以如果你明白这个推理过程,你正常的思维就会是:既然这些假设得到如此奇怪的结论,不更说明这些假设不对吗?!而《皇家天文协会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)居然刊登了这个结果,这个期刊在天文学界的地位还不低,这才是最令人匪夷所思的。
下面,我们暂且不论为什么《皇家天文协会月刊》要刊登这样的结果,先来看看这两个非主流假设是什么。
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Zwicky in 1947 | 维基百科
第一个假设是瑞士天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky,1898-1974)的累光理论(the tired light theory)。这个名字“the tired light”就很神奇,直译为“疲惫的光”。累光理论认为,哈勃观测到的红移不是由于宇宙在膨胀,而是光本身的性质造成的。就像一辆汽车在行驶过程中会不断地消耗汽油,光在传播过程中也会不断地失去能量。能量变小,光波就会变长,看起来更红,也就发生了“红移”。
跟这个累光理论对比一下,我们就会对主流的大爆炸模型加深理解。在主流模型中,宇宙学红移不是由于光在失去能量,而是由于宇宙膨胀。
为了理解这个概念,你可以把宇宙想象成一个正在膨胀的气球,星系就像是气球表面的点。如果在两点之间画一条波浪线代表光波,那么随着气球的膨胀,很自然的,这条波浪线就会被拉长。
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图源 prezi.com
这意味着,随着空间膨胀,光在传播的过程中,它的波长会被拉长,发生红移,同时,星系之间的距离也在增大。因此,宇宙学红移和光本身的性质无关,但和空间的性质有关。
有一个我们日常生活中就经常见到的频率移动现象,叫做多普勒效应(Doppler effect),例如朝我们驶来的车船汽笛声会变得尖锐一些,而离我们远去的汽笛声会变得低沉一些。
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图源sketchplanations.com

多普勒效应跟宇宙学红移是什么关系呢?两者有相似之处,但又不同。多普勒频移的原理是相对运动,而在宇宙学红移中不存在相对运动,因为是空间整体在膨胀。仍然用气球来比喻,虽然气球上两点之间的距离增大了,但这些点在气球表面上并没有移动,因此并没有相对运动。
由于人们可以通过测量红移得到哈勃常数,从而得到宇宙的年龄,所以我们如何定义红移是很重要的一件事。如果用累光理论来定义红移,就会得到不同的哈勃常数。然而,有一些观测事实不能用累光理论来解释,如星系的表面亮度随距离的变化、宇宙微波背景辐射的热谱等,而宇宙膨胀的理论可以很好地解释它们。更基本的问题是,累光理论无法合理地解释为什么光子会失去能量。因此,累光理论从来没有得到过物理学家的认同。
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托尔曼表面亮度测试排除了累光理论对宇宙学红移的解释 | 维基百科

第二个假设是英国物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac,1902-1984)提出的耦合常数非恒定不变,简而言之就是物理常数不是真正的常数,而是会随时间变化。耦合常数是描述粒子之间相互作用的基本物理常数,例如电子电荷、光速、普朗克常数等都是耦合常数。1937年,为了解决物理学中的一些难题,比如为什么宇宙中的物质和反物质的数量不相等,以及为什么宇宙中引力和电磁力的强度相差如此之大,狄拉克提出了大胆的假设,认为耦合常数可能并不是恒定不变的,而是会随着时间而变化的。
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Dirac in 1933 | 维基百科

这些常数随时间变化会造成什么后果呢?如果电子电荷是随时间发生变化的,那么电磁相互作用就会发生改变,我们可能就没法稳定地上网了。如果引力常数发生变化,那么地球绕太阳的运动轨迹可能发生改变,进一步的,宇宙的结构都可能受到影响。变化的耦合常数可能带来不稳定的世界,很难想象在这样的世界里的物理规律会是什么样。
这样的世界看起来不太符合物理直觉,毕竟我们并没有感知到“变化的引力”,地球还是在稳定地绕太阳运行。实验观测也表明,基本常数是非常稳定的,至少还没有测到变化。所以,这依然是个非主流的假设。
总之,在这两个非主流假设的基础上,这位加拿大科学家Gupta重新计算了宇宙的哈勃常数,得到了一个比目前观测值更小的结果。由于宇宙年龄和哈勃常数成反比,所以宇宙一下子变老了一百多亿年!这就是我们“长寿”的由来。
你可能想问了,既然这两个假设并不可靠,为什么他仍要用这两个假设得到看起来更不可靠的结果,而且还发在了权威杂志上?
这是因为大爆炸理论并不完美,它还存在一些难以解释的矛盾和悖论。例如人们观测到,在宇宙形成后不久,就出现了一些非常大、非常亮、非常成熟的星系。如果早期宇宙年龄过短,就难以形成这些发达星系。而如果引入狄拉克的耦合常数可变的概念,那么这些早期星系形成的时间就可以从数亿年延长到数十亿年,为其处于更高发展水平提供了更可行的解释。
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GN-z11星系,人类已知的最古老的星系之一,距今大约134亿年 | 维基百科

所以,我们应该为非主流理论留下空间。如果这个结论是正确的,不但意味着我们的年龄一下子增加了130亿岁(划掉),还意味着我们对宇宙历史的认识将大幅改写。
不过——如果有人告诉你,他的祖先是恐龙,而且他有证据证明,但是他的证据只是一张画着恐龙的纸,你会选择相信吗?
顺便说一句,由于开头提到的数学家埃尔德什经常说那个自己的年龄增加了25亿年的笑话,所以就有学生画了一张他骑着恐龙的漫画,还有人问他:“恐龙怎么样了?”他的回答是:“我不记得了,因为老人只记得很早之前的事,而恐龙就像是昨天诞生的,仅仅一亿年前而已。”
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作者用AI生成
■ 作者简介

蔡嘉琪
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本科就读于中山大学物理与天文学院,将于2024年进入中山大学物理学院攻读博士学位,主要研究领域为非平衡物理学。

其实我感觉,就是腾讯在支持我,他们跟我装不认识,然后故意把矛盾和风险引给爱奇艺。微博肯定是要有收益才会给流量的,我觉得就是腾讯,而且我的微博是有人工审核,没有钱赚不可能有人工。我之前在逻辑上又漏了一个点,我去快手不是从零开始,我去快手是破罐子破摔。

我去毒音上是对毒音进行降维打击,逼可以装了,钱多半不能赚。

但是在快手装疯卖傻绝对能赚钱。

我不是从零开始,我是破罐子破摔,去快手之前,我会先把中国舞蹈家协会严重违法的详细细节证明在微博发出来,并且在快手上也会一直打着中国舞蹈家协会违法帮助资本家欺负老百姓的标题。

法律和有关部门不管是不是,顶得住舆论压力那就不管[打call][求饶]

我是顶着被中国舞蹈家协会违法迫害的悲惨遭遇破罐子破摔,我丢的不是我的面子,我丢的是中国舞蹈家协会和阿里巴巴的面子,其实主要是阿里巴巴和优酷的面子,中国舞蹈家协会还不是因为信任阿里巴巴才违法。

我丢的不是我的面子,我是帮别人丢面子[打call]

而且,快手还是腾讯系的,都是自己人。

快手不是常规的商业模式,装疯卖傻和破罐子破摔不需要尊崇既定的模式和在研究中求创新,装疯卖傻自己摸索自己发明就可以,怎么不要脸怎么来就行了。

毒音确实有问题,昨天我强迫自己去使用了毒音,抱着要降维打击他们的心态就能够勉强使用这个软件了。之前我用这个软件一打开就想呕吐。

最大的问题是,毒音把黑白和市场经济秩序颠倒破坏了,弱智和乡村非主流可以获得巨额的流量,而且是巨额的,光这一点,就已经锤死定性了这个平台脱离不了低端和低俗,算法和软件编程技术再好也没有用,他们就是靠在低俗上的创新和大量穷人自作聪明的人口红利起家的。还是那句话,高端之所以高端,是有原因的,毒音在社会上永远会有一亩三分地,因为弱智和穷人这一群体永远都在,但这个平台到死之前也不会和高端沾上边。你看起来路易威登是入驻了,但是路易威登是在入驻了快手的情况下并且明确的表示了对毒音这个软件的鄙视和用作非常规用途的情况下,路易威登对这个软件的定位是非常低并且非常鄙视这个软件的。

微博和B站上优质的内容得到大量流量,低质的内容无人问津,这是正常的大脑功能健全的人认同的社区。短期来看不努力的人没有收益没有出头之日,但是一旦有了收益出头了就会为社会进步作出贡献。

发没发现,毒音很像刘强东说的铁锈,是能挣点小钱,但把风气带坏了对企业的毒害是远大于利益的。我觉得毒音对社会的伤害大于正向促进。当然,我国本来就是轻工业占大部分存在很多小农经济体,对于发展中国家其实是符合国情的。

B站在一些方面有长处,但在舞蹈区这一块完全就是违背事实乱搞了,而且,和国外资本深度绑定合作帮助外国资本霸占中国市场,并且B站在一些领域的运作并不成熟,但是野心却不小。

不得不说,微博这样有成熟的资本运作模式并且与各大集团和长视频平台有合作绑定的大哥社交平台,才是永远的神[赞]

这是我送给11岁的自己的礼物。

很久没追过星了 TFBOYS是我追过时间最长的 。

记得小学时候他们才刚出道 天天用mp3听他们的歌 一放学就用妈妈的手机看MV 后来五年级有了自己的手机 就开始设置各种花里胡哨的屏保 设置铃声 我小学时候最喜欢王俊凯 自然他的周边比其他两个要多 但是我从来没有诋毁过其他两个 那时候真的很疯狂 买各种杯子 衣服 明信片 海报 笔 各种各种周边 记得当时花园商城有一家可以定制东西的小店 就去那里定制杯子和卫衣 秀山脚下面那里的小卖铺不知道逛了多少次 那时候我11岁

是什么时候开始不追了呢 记不太清了 好像是有一次惹爸爸生气了 他把我房间里所有的海报明信片全部撕了 后面就没怎么买过了 但是还继续听歌 到了初中 好像觉得喜欢他们很非主流 就没有正面地表达过自己的心意了 那时候我15岁

之后的六年 我都没怎么关注过他们了 但是聊起小学 我还是会说我喜欢TFBOYS 我会说TFBOYS是我最后追过的人 以至于我根本分不清什么二代三代 回想起来 后面他们三个好像各自在各自的领域发光 后面易烊千玺越来越火 喜欢他的人越来越多 我自然对他了解多一点 去看了他演的电影 所以他的专辑我也买了一份

小时候觉得十年很长 望不到头 一转眼 十年已经过去

我记忆中大家还在抢六周年演唱会的门票 忽然间 已经在抢十周年的门票了 很恍惚 很快 很奇怪 我没有去抢十周年的门票 也没有去买直播的通道 只是那段时间抖音全部是演唱会的视频 听到音乐 看到画面的时候 我心里还是很有感触 好像自己真的长大了

198元的专辑 我没有犹豫 对于现在的我来说 买下它没有一点问题 哪怕我不追 我还是买下了它 到了很久 我今天才拆开它 我想 我买下它的意义是什么呢 想了很久 我知道了 要什么意义呢 为什么做一件事情要有明确的答案呢 我没有明确的答案 但是我想 这是我给11岁的自己的礼物 如果放在当时 198 肯定不会买 亦或者是说我没有能力买

年龄在增长 青春在流逝 我拆完全部的时候 我也知道意味着自己真的长大了 这份专辑 以后只会在房间的小角落落灰 但是我不后悔 过很多年后来看 是我青春的回忆 青春的味道 青春的故事 青春的模样 是我再也回不去的童趣 也是我小时候特别渴望的长大

所以我写下这篇文字 希望以后回头来看有迹可循 今年我马上21岁


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