谷歌可以在毫秒内提供一个困扰了许多人类最深刻的思想家很久的事实：宇宙的年龄接近140亿年。许多宇宙学家对这个数字越来越有信心。2020年12月，在智利阿塔卡马宇宙学望远镜 (ACT) 工作的一组研究人员公布了他们最新的估计：137.7亿年，误差在数千万年左右。他们的答案与普朗克任务（一个在2009年至2013年间进行类似观测的欧洲卫星）的估计一致。
ACT 和普朗克任务的精确观测是在人类仰望星空并思考这一切从何而来超过千年之后取得的。不可思议的是，寿命不到一个世纪的灵长类动物竟然掌握了在我们星球——甚至在我们星球以及构成我们星球的古老恒星和原子——存在之前就发生的事件。以下是人类如何了解宇宙年龄的简要回顾。
古代：创世之初
每种文化都有创世神话。例如，巴比伦人认为天地是从被杀戮的神的尸体中雕刻而成的。但很少有信仰体系能明确说明存在始于何时（一个例外是印度教，它认为宇宙每43亿年会重塑一次，这与地球的实际年龄相差不远）。
至少在西方，流传下来的是希腊哲学家的观点，这实际上是一种科学上的倒退。在公元前四世纪和三世纪，柏拉图、亚里士多德和其他哲学家坚信行星和恒星嵌入在永恒旋转的天体球层中。在接下来的大约一千年里，很少有人认为整个宇宙会有年龄。
1600年至1900年：无限的终结
天文学家约翰内斯·开普勒在1610年意识到，受希腊启发而流行的宇宙观中存在一个巨大的裂痕，这个裂痕一直就在观星者眼前。如果一个永恒的宇宙拥有无限多的恒星，正如许多人所相信的那样，为什么所有这些恒星没有将宇宙填满刺眼的光芒？他推断，黑暗的夜空暗示着一个有限的宇宙，恒星最终会消失。
夜空与无限宇宙之间的冲突被称为奥尔伯斯佯谬，以海因里希·奥尔伯斯的名字命名，他在1826年推广了这个概念。现代解决方案的一个早期版本，出乎意料地来自诗人埃德加·爱伦·坡。他在1848年的散文诗《尤利卡》中猜测，我们之所以会经历黑夜，是因为宇宙并非永恒。宇宙有一个开端，从那时起的时间尚不足以让恒星完全照亮天空。
20世纪：早期和现代宇宙的显现
然而，奥尔伯斯佯谬的解决用了很长时间才被接受。1917年，当爱因斯坦的引力理论告诉他宇宙可能随时间膨胀或收缩时，他在方程中加入了一个修正因子——宇宙学常数——以使宇宙保持稳定（使其永恒存在）。
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与此同时，更大的望远镜为天文学家提供了更清晰的其他星系图像，引发了关于它们是遥远的“岛屿宇宙”还是银河系内附近的星团的激烈辩论。埃德温·哈勃敏锐的观察在20世纪20年代末解决了争论，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天体，它们还在相互远离。
宇宙正在膨胀，哈勃测得其膨胀速率为每秒500公里/百万秒差距，这个现在以他命名的常数。掌握了宇宙膨胀率，天文学家就拥有了一个强大的新工具来回顾历史，并推断宇宙何时开始增长。哈勃在1929年的工作计算出的宇宙膨胀率表明，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（Daniel Scolnic）说：“膨胀率告诉你，你可以多快地倒带宇宙的历史，就像一张老式VHS录像带一样。”“如果倒带速度更快，那么这意味着电影更短。”
但测量遥远星系的距离是一项棘手的任务。1965年，一项更清晰的方法出现了，当时研究人员探测到了来自宇宙各方向的微弱微波噼啪声。宇宙学家已经预测到这种信号的存在，因为宇宙诞生后仅几十万年发出的光会因空间膨胀而拉伸成更长的微波。通过测量宇宙微波背景（CMB）的特征，天文学家可以对年轻的宇宙进行快照式观察，推断出其早期的大小和成分。CMB是宇宙有一个开端的无可辩驳的证据。
诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格在他的1977年著作《宇宙的最初三分钟》中写道：“[CMB]的最终发现所取得的最重要成就，是迫使我们所有人都认真对待宇宙早期存在的想法。”
1990年至现在：完善计算
CMB 让宇宙学家能够了解宇宙早期的大小，这有助于他们计算今天的宇宙大小和膨胀率。斯科尔尼克将这个过程比作注意到婴儿照片中孩子的胳膊看起来有1英尺长，然后估算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衡量宇宙当前膨胀率的新方法。结果发现，它的速度几乎是哈勃每秒500公里/百万秒差距的10倍，将宇宙创生的时刻推得更远。在20世纪90年代，年龄估计值在70亿至200亿年之间。
多个团队不懈努力，试图完善宇宙学对宇宙膨胀率的最佳估计。哈勃太空望远镜在1993年对星系的观测将当前的哈勃常数定为每秒71公里/百万秒差距，将宇宙年龄缩小到90亿至140亿年。
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然后，在2003年，WMAP飞船记录了一幅细节丰富的CMB图像。利用这些数据，宇宙学家将宇宙的年龄计算为135亿至139亿年。大约十年后，普朗克卫星以更详细的方式测量了CMB，获得了67.66的哈勃常数和138亿年的年龄。ACT的新的独立CMB测量结果几乎得到了相同的数字，这进一步增强了宇宙学家对其工作的信心。
“现在我们得出了普朗克和ACT一致的答案，”弗拉特朗研究所（Flatiron Institute）的宇宙学家、ACT合作组织成员西蒙娜·艾奥拉（Simone Aiola）在当时的新闻发布会上说。“这表明这些困难的测量是可靠的。”
接下来：宇宙学的冲突
然而，随着对早期和现代宇宙的测量越来越精确，它们开始出现分歧。虽然基于CMB早期图像的研究表明哈勃常数在每秒60多公里的范围内，但对当今星系的距离测量（斯科尔尼克将其比作宇宙的“自拍”）则给出每秒70多公里的更快的膨胀速率。斯科尔尼克参与了2019年的一项此类调查，而另一项基于不同星系亮度的测量在2021年1月得出了相似的结论（即现代宇宙正在快速膨胀）。
如果按字面意思理解，这些团队获得的更快速率可能意味着宇宙实际上比普朗克和ACT确定的138亿年（标准值）年轻约10亿年。或者，这种不匹配可能表明现代天文学的现实图景缺少了一些更深层次的东西。例如，将CMB与现在联系起来需要对我们宇宙中似乎占主导地位的、了解甚少的暗物质和暗能量做出假设，而哈勃常数测量值不吻合的事实可能表明，计算宇宙的真实年龄将不仅仅是倒带录像带那么简单。
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另一项有争议的估计声称，宇宙可能已有267亿年的历史，是目前认为的两倍。这是基于一个未经证实的观点，即来自遥远星系的光红移可能受到除空间膨胀之外的物理常数的影响。一种测试方法是通过詹姆斯·韦伯太空望远镜的有限测量。
斯科尔尼克说：“我不敢确定我们是如何推导出宇宙年龄的。我不是说它是错的，但我也不能说它是对的。”
此文已更新。原发布于2021年1月13日。
