依據現有的天文學數據，世界誕生于大約137億年前的大爆炸。但最近，諸如“世界年紀只要114億歲”的報道刷屏了物理學網站。這項介紹哈勃常數全新測定方式的研討，與世界年紀有著怎樣的聯系？世界真的比我們料想的更年青嗎？

哈勃常數爭議

　　對世界年紀的估計，根據一個至關重要的數字——哈勃常數。哈勃常數刻畫了世界脹大的速率，在世界學研討中有著基礎性的地位。但略顯為難的是，直到現在，我們也無法確認哈勃常數的精確數值，因為經過兩種干流手法測出的哈勃常數存在顯著的不合。

對世界年紀的估計，根據一個至關重要的數字——哈勃常數。哈勃常數刻畫了世界脹大的速率，在世界學研討中有著基礎性的地位。但略顯為難的是，直到現在，我們也無法確認哈勃常數的精確數值，因為經過兩種干流手法測出的哈勃常數存在顯著的不合。

其中一個數值，是經過世界微波背景輻射測算出來的。這種辦法測量的是世界微波背景輻射中的重子聲波振蕩的巨細，代入冷暗物質世界學模型后，得出的哈勃常數數值是67.8 km/s/Mpc。

另一個答案，由諾貝爾物理學獎獲得者亞當·里斯領導的團隊得出，他們的觀測對象是IA型超新星（一種由雙星系統構成的超新星）與造父變星（一種光度和脈動周期直接相關的變星）。IA型超新星亮度十分固定，而造父變星的亮度是周期性改變的，這些規律的存在使得它們可以成為世界中的“規范光源”。天文學家經過星體的光譜紅移，結合測得的肯定間隔，算出的哈勃常數為74 km/s/Mpc。但這個辦法的問題是，超新星的肯定間隔只能依據相對間隔估測，而無法直接測得。

　此后，一些科學家試圖經過其他手法處理哈勃常數的爭議，卻讓問題變得愈加雜亂。就在本年7月，美國芝加哥大學的研討團隊運用紅巨星作為“規范燭光”，得出的哈勃常數為69.8 km/s/Mpc——仍舊不同于此前的任何答案。

現在，在一項發表于《科學》的研討中，德國馬克斯普朗克研討所的Inh Jee等人運用全新的手法——引力透鏡，得到了新的答案：82 km/s/Mpc。當然，由于現在的數據量有限，因此整個剖析的誤差較大，上下都要起浮大約8 km/s/Mpc。換句話說，這項研討測出的哈勃常數在74~90 m/s/Mpc之間。而按照平均值82 km/s/Mpc來預算，世界年紀只要114億年——比原先的137億年年青至少20億年。

哈勃常數與世界年紀

　　哈勃常數與世界年紀的聯系究竟是怎樣的？為什么哈勃常數越大，世界的年紀卻越小？

　　宇宙是在膨脹的，每時每刻的大小都不一樣，我們把每個時刻t的宇宙大小記作函數a（t）。需要指出的是，宇宙的膨脹速度并不是均勻不變的——宇宙最初減速膨脹，大約在距今50億年前，宇宙開始了加速膨脹。也就是說，a（t）對時間的導數不是常數。

　　為了刻畫這個過程，我們定義了哈勃參數H（t）：

　　在這個定義中，分母是宇宙的大小，分子是其對時間的導數。在t=0（即我們所處的時刻）時，哈勃參數的取值就是哈勃常數。

　　從宇宙大爆炸到現在對a（t）做積分，就可以得到宇宙的年齡。從積分的結果可知，如果哈勃常數越大，則宇宙的年齡越小。

　　為什么哈勃常數越大宇宙的年齡越小，從物理直觀上也可以理解。因為哈勃常數給出的是宇宙膨脹的速率，數值越大，說明宇宙膨脹越快，所以宇宙可以花更少的時間就可以膨脹到現在的大小。

　　引力透鏡

　　從哈勃參數的定義可以看出，要得到哈勃常數，必須要測準宇宙的大小（也就是空間距離）。但在天文學中，只能測準紅移，測不準距離。所以，天文學家的主要工作之一，就是做出紅移與距離的函數關系，這類似于分析化學中經常使用的標準曲線。有了這個曲線，就可以通過紅移定出星體來宇宙中的距離了。

　　Inh Jee等人在最新研究中，使用引力透鏡來繪制“標準曲線”。

　　在愛因斯坦創立廣義相對論后，1919年，愛丁頓領導的日全食實驗已經證明引力可以讓光線彎曲。因此，特定的引力場可以看成是一個透鏡。在宇宙中，一些質量巨大的星系，就可以被看成一個透鏡系統。

引力透鏡示意圖

　　Inh Jee等人選擇了兩個引力透鏡系統，分別是編號B1608+656與RXS J1131-1231的星系。有了透鏡，還需要合適的光源。研究團隊選擇了兩個類星體（宇宙中最亮的天體，其光芒很可能由中心的大質量黑洞吸積周圍物質而產生），這兩個光源的紅移分別是Z=0.295（大約距離地球38億光年） 以及Z=0.6304（大約距離地球75億光年）。作者運用兩個引力透鏡，分別對光源進行測距。

　　為此，他們依靠了一種名為“延時透鏡”的特殊效果。加州大學洛杉磯分校天體物理系博士后丁旭恒告訴《環球科學》：“在強引力透鏡系統中，一個光源（類星體或者超新星）發出的光被大質量星系吸引、彎曲形成多個像，這些像到達地球的時間是不一樣的。”正是根據這個時間差，結合引力透鏡圖像的分析，天文學家可以測量出光源、透鏡體與地球的關系距離。

通過“延時透鏡”測距的示意圖

　　有了以上數據，就可以標定出透鏡體距離與紅移的對應關系。再結合對之前已經存在的740個IA型超新星數據的校對，研究人員得到標準曲線。由此，他們得到的哈勃常數為82.4 km/s/Mpc，這將使宇宙的年齡變成114億年左右。如果數據準確，這將是對目前公認的宇宙年齡的巨大修正。

通過兩個類星體與740個超新星繪制的標準曲線（A）

　　不過需要指出的是，這個全新的實驗思路雖然精妙，但目前還是比較粗糙的。論文也強調了，由于目前用到的引力透鏡只有2個，測得的距離精度還不夠。因此，如果說宇宙的年齡被更新了，還為時尚早。但毫無疑問的是，這個方法是對哈勃常數現有測定結果的有益補充。隨著觀測數據的豐富，哈勃常數的爭議或將最終得到解決。