宇宙年齡的爭論將劃下休止符 ? 答 SF Kwong 問有關宇宙年齡問題
字宙的年齡至今未知，而「天體的年齡要比宇宙大上許多」的矛盾也已經被提出。最近天文學家知道宇宙膨脹的速度可能已經加速，這個發現對於宇宙年齡的定論貝有重大的意義。

球狀星團還比宇宙古老 ?
目前將宇宙年齡視為150億年，然而其正確年齡至今未明。天文學家決定宇宙年齡的方法，大致可分為二種，一是利用球狀星團(globular cluster)的年齡來推斷。球狀星團是古老星球的聚集體，天文學家認為它是在宇宙誕生後不久隨即誕生的天體。球狀星團的年齡是探知宇宙年齡的標準，天文學家推斷最古老的球狀星團年齡大約115億年。

第二個方法是透過哈勃常數(Hubble constant)來推斷。我們的宇宙因為大爆炸(Big Bang)的緣故，目前仍在持續膨脹中。而透過哈勃(Edwin Powell Hubble,1889~1953)所進行的觀測，已經說明了「距離地球越遠的星系會以越快的速度遠離地球，而其遠離地球的速度(即後退速度)幾乎與它和地球的距離呈正比」，這個比例常數就稱作「哈勃常數」。只要知道哈勃常數，就可以推斷宇宙膨脹成現在大小所需要的時間，亦即推斷宇宙的年齡。

造父變星(Cepheid Variable)是天文學家用來測定哈勃常數的特殊天體，利用它的變光週期求出絕對星等，以絕對星等與目視星等的比較便可精準測定出星體與造父變星之間的距離，至於後退速度則可以利用光的光譜得知。天文學家利用造父變星測得的哈勃常數，推測出宇宙的年齡大約90億年。

天文學界數年前已接觸到「宇宙年齡的矛盾」這個問題，知道球狀星團的年齡要比宇宙年齡大許多，即球狀星團自宇宙誕生以前就已經存在，因此認為上述數值產生了矛盾。然而，實際的推測值中卻包含了誤差和不確定要素。如果把誤差等要素考慮進去，那麼球狀星團的年齡將要從102億變成128億年，而利用哈勃常數求得的宇宙年齡則要從90億變成120億年。雖然有誤差範圍，天文學家已規避了矛盾，但在決定宇宙年齡方面仍有過大的差距存在。

宇宙年齡還是150億年嗎?

PKS1830-211 似星體用來測定哈勃常數的天體不單是利用造父變星而已，利用超新星、行星狀星雲和似星體等也能測定出哈勃常數。1998年12月，日本的宇宙科學研究所及澳洲的共同小組便利用似星體來進行觀測，並發表推斷出的宇宙年齡。他們利用左圖稱為「PKS1830-211」的似星體來推測宇宙年齡，這個似星體因為被前方近處的星系遮蔽住，所以無法直接觀測到，但似星體發出的光卻能因為星系的重力造成的扭曲(即重力透鏡效應)而呈現出兩個影像。只要對這兩個影像進行精密的觀測，就能夠知道光到達的時間錯過了26天。就因為這個「錯過」現象，天文學家得以計算出地球與似星體的距離為140億光年;至於其後退速度也和造父變星的情況一樣，可以透過光的光譜求出，約為150億。就這樣，天文學家透過測得之地球與PKS1830-211問的距離以及其後退速度所得出的哈勃常數，來推斷宇宙的年齡。

有關球狀星團的年齡也有新數據，1998年9月，日本國立天文台的研究人員表示，透過歐洲太空總署 ESA)的希帕克斯衛星的觀測，求得球狀星團的年齡為150億年。每個數值都有其觀測誤差，但以這兩種方法求得的宇宙年齡卻一致，天文學家認為今後或許將宇宙年齡硯為150億年就可以了。

愛因斯坦曾經對過 ?

現在的宇宙雖然因為大爆炸的威力而持續膨脹，但過去一般認為宇宙的膨脹速度已經越來越慢，這是因為星體與星系之間的相互引力會抑制膨脹的速度所致。如今，以美國為主的觀測小組自從調查「宇宙的膨脹速度究竟以怎樣的比例下降」後，得到了超乎想像的觀測結果。

該小組在比較「位於遠方的古老超新星的後退速度，以及位於近處的新生超新星的後退速度」後，知道宇宙的膨脹速度已經越發加快。而且回溯過去，宇宙膨脹的速度一旦變慢，那麼將會知道宇宙是花了許多時間才成為現在這個大小，而且這個時間要比由哈勃常數推斷的時間長。

原本應該因為天體間的萬有引力的牽引而減速的膨脹速度，如今為何會加快呢 ? 宇宙間似乎有反制重力的排斥力存在。至於排斥力的最佳後補則是「宇宙常數」，也就是空間彼此的反制力---「真空能量」。宇宙常數由愛因斯坦(Albert Einstein,1879~1955)於l917年提出，但是後來卻由他本人以「一生中最大的錯誤」的說法而加以否認。

如今，宇宙誕生後不久，旋即因為真空能量而急遽膨脹的「暴脹理論」(inflation theory)已經成為宇宙初期的基本情節，宇宙常數已經在宇宙初期復活了。天文學家認為，真空能量曾經隨著暴脹的終止而變成零，而宇宙膨脹的速度已經加快的觀測結果，顯示出宇宙中仍然殘留下些許真空能量。這個結果或許表示愛因斯坦的主張曾經對過，但真空能量為何殘存下來仍是一大謎團。

宇宙的末來如何?

宇宙的年齡與膨脹速度不單是宇宙年齡，宇宙膨脹的速度已經加快的問題也和宇宙的未來關係密切。宇宙究竟是在哪個時點轉為收縮，又是在哪個時點平緩而持續膨脹並加速 ? 不論從哪一個面向來描繪宇宙未來的形貌，所得的宇宙姿態都不一樣。收縮的宇宙會出現不斷聚集而成一體的巨大黑洞，最後會因為大擠壓(big crunch)而回歸於無。另一方面，持續膨脹的宇宙則會因為所有星體盡數死亡，最後連黑洞也蒸發了。宇宙的年齡到底是多少 ? 是90億年 ? 115億年 ? 150億年 ? 還是以上皆非 ? 有關宇宙年齡的爭論仍末見停歇。不少天文學家預測，宇宙年齡的最後結論將透過一再出爐之更精密的觀測結果而於5年內得出。換言之，大家只要多等一段短時間，就可望得知宇宙的確切年齡。