age of universe

Andy

Dear mca版主
你好，看過你在q&a的子帖，
學生認為宇宙的年齡不能作準，只能暫時相信; 因為應該存在不可見宇宙，或者有光未曾到達地球？
希望給點意見。

mca

Hi Andy,

同意你的見解，所有宇宙論都是理論，接受與否由你決定。

"宇宙年齡 = 137 億年" 也只是理論，引述它是因為有最多的認受性，此說基於以下條件：

1.  我們見不到快過光速的東西。

2.   宇宙的空間由大爆炸起點計，其內的星系一直以 H 速率 ( 哈勃常數) 退行直至光速為止，前後經過 137 億光年的旅程，望遠鏡也只能看見 137 億光年遠的天體，即是最遠只能追溯 137 億年前宇宙初生的歷史，我們說 "宇宙年齡 = 137 億年"，其理在此。

快過光速的星體退行是有可能的，也沒有扺觸相對論原理，但是它的光線無法到達地球，那裡的宇宙是什麼模樣，實在無可奉告，你可參考各派的假說，不過全是瞎子摸象，甚至天馬行空，信不信由你。

3.   可見宇宙的年齡有可能比 137 億年少，視乎宇宙怎樣地膨脹。在宇宙論中，有一個叫 qo (deceleration parameter) 的減速參數。如果 qo = 1，表示宇宙膨脹沒有減慢下來，它一直以一個恆定率膨脹，相應的宇宙年齡就是科普書引用的 137 億年，如果 q0 = 0.5，相應的宇宙年齡約是 87 億年，所有宇宙學教本都有 qo 資料，這裡不便詳述。

「暫時相信」是一個應有的科學態度，總比盲目相信或盲目反對好，甚麼叫做科學態度呢?  借用兩句愛因斯坦語錄來說明：

1.  "科學的主要目的是，以最少數的假設，用合理的邏輯，來解釋最廣泛的實驗結果。"

2.  "不管有多少次的試驗，都是不可能証明一理論是對的，但只需要一個試驗，就可証明那理論是錯了。"


---- 補充 ----
球狀星團有很多年老的星體組成，科學家分析它們的光譜，普遍認為最老的星年齡達 140 億年左右，這項研究結果與哈勃定律推算的可見宇宙年齡大致相同

WFC-3

Dear mca版主and Andy

我也很想分享一些!

我時常聽聞關於宇宙的暴脹(Inflation)的學說,暴脹理論看來廣被宇宙學家和粒子物理學家所接受,
因為它可以用天文觀測的方法去驗證,他們認為我們的大霹靂宇宙能可來至暴脹區域的其中一個
小泡沬,時間或許能追朔到大霹靂之前的暴脹泡泡,單是我們所身處的沬泡,就己經大得無法窺見其全景,在我們的暴脹泡泡以外還有其他的暴脹泡泡,每個泡泡均擁有不同的物理常數,我們身處的暴脹泡泡剛好容許星系和生命的形成。

不過暴脹仍有不足之處,就是無法解釋是甚麽引致暴脹結束,令我們所身處區域域緩慢地膨脹。

Andy

各位好，本人在直覺上絕對支持多重(平行)宇宙即有其他泡沫的假設，因為這表現了宇宙的美; 冇其他宇宙存在才是奇怪呢。不過，我絕不認為存在外星人;有都是在其他宇宙︰人類永遠找不到。
除暴脹，M theory也支持宇宙不只一個。
至於每個泡泡有不同物理常數，絕對可以接受; 但在邏輯上兼容與否則具爭議性了。定律被假設具普適性。
最後我假設暴脹結束一定與暗能量有莫大關係。

mca

謝謝 WFC-3 和 Andy 的補充。

「暴脹論」的確沒有解釋引致宇宙暴脹的理由，它只是用來修正早期學說的漏洞 (香港俗語叫 "補鑊")，使大爆炸論更接近觀測到的天象，基本上「暴脹論」脫離常識，但我們又無法指它不是，在未有更好代替品之前我們只好暫時接受它了。

所謂「暴脹」，是指宇宙空間在大爆炸後的 10^-35 秒 (Planck time) 突然以超超光速膨脹 ~10^50 倍。有些人指那是違反相對論的「物體運動不能超越光速」法則，後來想通了，「暴脹論」沒有違反相對論，因為宇宙膨脹不等於星系的自身運動，星系的超光速退行只是反影宇宙膨脹率，宇宙膨脹不受相對論影響，「暴脹論」始創人 (80 年代的 Alan Guth) 可以任意假設宇宙曾經以千倍或萬倍光速膨脹。

宇宙論就是這樣發展的，往往「自圓其說」，即使不合常識，如果沒有更好理論之前，主流還是接受下來，個人接受與否是另一回事。目前的 M theory 仍是原始階段，它的接受性有待考驗。

Alan Chu


ps   
1.    想起一段舊聞，2004 年之前，萬有理論 TOE (Theory of Everything) 曾被霍金 fans 捧紅到發紫，但之後 "謝晒" ，因為霍金公開宣佈 TOE 的死刑，他不再發展 TOE 了。

2.    現在很多所謂科幻電影只注重官能娛樂，時常不理物理常識，最近香港電台有談科幻與邏輯的矛盾，
重聽 http://programme.rthk.org.hk/cha ... &channel=radio2


ps

WFC-3

我覺得暴脹理論的缺點,就是暴脹得有點失控,空間可以一瞬間擴張到巨大得難以用文字形容的地步,
假如暴脹說是正確的,假使我們能知道見哈勃半徑以外宇宙是甚麼模樣,宇宙也會大得無法量度,
宇宙中某一些地方可能會持續地暴脹,這些方地每一瞬間又會膨脹到大得離普的程度,我們則有
有幸居住在相對穩定的區域,避免大撕裂的命運。

看物理學家的口問,他們的確想找到宇宙的普適性定律來描述我們的宇宙,但看最近的進展,
即使是普適定律,我們所見的物理定律,可能也只是10^500 種不同組合的其中一套,它們
均可用一條普適定律「超對稱」來描述,我們的宇宙也只是對稱破缺的產物。

提到量子理論的多重世界解釋(Many World Interpertation),有人提出非局域性可以取代
它,或許宇宙真的是只有被意識到才會確定自己的量子態,粒子們不是只存在於某一地點,而是
偏佈整個宇宙,它們是互相連繫和干涉的波,它們是同一的實體,我們身體上的原子也知道仙女座大星系的存在,我們每一瞬間創造了宇宙的現實,這個被稱做「全像原理」的理論。

mca

我也覺得現在的宇宙論有點怪 (不願用 "失控" 形容)，好像走進死胡同，但又有甚麼辦法衝出死胡同呢 ?   正如你說 “我們所見的物理定律，可能只是10^500  種不同組合的其中一套”，我們只好利用這套有限 "小技" 來滿足人類對物理的好奇心，或許天意本來就是這樣，知識沒有盡頭，只靠代代相傳發展下去而無止境。 (或反撲歸真再由猿人開始 ?)

現代宇宙論一開始就立三個假設，第一個假設就是「地球人已知的所有物理定理可適用於宇宙中每個角落」，即使瞎子摸象也好，科幻也好，只要理論能用合理的邏輯來解釋最廣泛的觀測和實驗結果，能夠有條件地去預測未見過的事物，它就自動成為主流理論，其他不足之處以後再修正直至有更好理論出現為止，半世紀前的「穩態宇宙論」(static universe model) 和「光衰變論」(light-tiring model) 正是讓位告終的例子，八十年代的「暴脹論」無異怪怪地，不過用來修正早期大爆炸論卻獨領風騷，宇宙膨脹觀念也因此被更多人接納，主觀的意見、誤解或曲解只是個人的事。

再從宏觀看，科學和宗教都是殊途同歸的人類文化。幾千年來宗教的發展越來越合理化 (不會像中古時代燒死異教徒，梵帝崗也有它的科研天文台 ……)，現代宇宙論卻越來越像神話 (宇宙源自無體積的奇點，最初階段以萬倍光速暴脹，很玄的暗物質/暗能量 …….)，或許科學和宗教最終會溶合一體。

Alan Chu