宇宙有6543.8+038亿年的历史。是如何计算的？
如果你看得足够远，你能看到的最远时间是654.38+038亿年:我们对宇宙年龄的估计，但这是正确的吗？图片来源:美国国家航空航天局/STScI/A. Felid
开尔文勋爵估计太阳的年龄在2亿到4000万年之间，因为他的模型没有(没有)包括量子力学和相对论。我们观察宇宙的时候有没有可能犯类似的错误？让我们看看历史问题，然后跳到现代的情况来了解更多。
估算宇宙的时间是非常有用的。恒星、恒星和星云在我们的星系中非常有用，但如果我们对恒星的过程缺乏了解，导致我们对太阳系的年龄估计错误，那么对宇宙年龄的估计也会错误吗？图片:ESO/VST调查
19年底，关于宇宙年龄的争议很大。查尔斯·达尔文从生物学和地质学的研究中得出结论，地球本身必须有几亿年，如果不是几十亿年的话。但是开尔文爵士通过观察恒星如何工作得出的结论是，太阳本身需要变得更年轻。他知道的反应只有化学反应，比如燃烧和重力收缩。后者最终证明了白矮星的能量是如何获得的，但要释放这么多能量，相当于太阳只有几千万年的生命周期。
从太阳耀斑到离我们很远的恒星抛射，核聚变进入太阳系的质量损失可以忽略不计，这就减少了太阳总质量0.03%的初始值:损失相当于土星的质量。但是，在我们发现核聚变之前，不可能准确估计太阳的年龄。图片:美国国家航空航天局太阳动力学天文台/GSFC
当然，几十年后，随着核反应的发现和爱因斯坦的E = mc2氢聚变在太阳上的应用，这个问题得到了解决。经过充分计算，我们才意识到太阳的生命周期将在10年到12亿年之间，而我们的太阳系已经存在了45亿年。太阳的年龄(来自天文学)、地球的年龄(来自地质学)、生命的年龄(来自生物学)都被安排在一个一致的图像中。
太阳、地球和地球上的生命史都有一个稳定的纪元，但在19世纪末，地球年龄的证据显示它明显比太阳老(但这是错误的)。图片:国际空间站远征7号机组人员，EOL，美国国家航空航天局
目前有两种方法可以计算宇宙的年龄:观察单个恒星和星系的年龄，以及研究膨胀宇宙的物理学。恒星本身并不是那么精确的度量，因为我们只能看到一瞬间，然后推断恒星的演化是倒退的。这在你有很多恒星数据的时候很有用，比如球状星团，但是对于单个恒星就比较困难了。这个方法很简单:当大量的恒星聚集在一起时，它们的大小和颜色都不一样，从热的、大的、蓝的到冷的、小的、红的。随着时间的推移，更大的恒星燃烧燃料的速度最快，因此它们开始进化，直到死亡。
恒星的生命周期可以通过图中所示的颜色/星等图来理解。随着恒星年龄的增长和数据图表信息的变化，我们可以确定星团星系的年龄。图片版权:C.C.-by-S.A.-2.5 (L)下的理查德·鲍威尔；c.c .下的R . j . Hall-by-s . a .-1.0(R)
因此，如果观测到幸存者，就可以确定恒星的年龄。许多球状星团的年龄超过654.38+02亿岁，有些甚至超过654.38+03亿岁。随着观测技术和能力的发展，我们不仅测量了单颗恒星的碳、氧或铁含量，还利用了铀和钍的放射性衰变丰度，结合宇宙中第一颗超新星产生的元素，可以直接追溯它们的年龄。
SDSS j 102915172927是一颗古老的恒星，它的重量只有太阳的1/2万，它的年龄应该超过13亿年——宇宙中最古老的恒星之一，甚至在银河系之前就已经形成。图片版权:ESO，数字化巡天2
这颗恒星的质量大约是太阳质量的80%。只含有0.1%的太阳铁，其放射性元素丰度达到了1320亿年。2015年，在星系中心附近形成了一组九星星系，追溯到135亿年前。大爆炸后仅3000000000年，星系初始形成前，其中一颗少于0.001%太阳铁:史上最原始恒星。有争议的是有一颗玛士撒拉星，出现在654.38+04.46亿年，尽管不确定约8亿年。
但是有一种更好更准确的方法来测量宇宙的年龄:通过宇宙的膨胀。
我们宇宙的未来有四种可能的命运:最后一种似乎是我们生活的宇宙被暗能量所主宰。宇宙中存在的东西和物理定律不仅决定了宇宙的发展，也决定了宇宙的历史。图片:e .西格尔/超越银河
通过测量今天的宇宙，物体的移动距离，它们附近的距离，中间的距离和最大距离，科学家可以重建宇宙的膨胀历史。现在我们知道，我们的宇宙大约由68%暗能量、27%暗物质、4.9%正常物质、0.1%中微子和0.01%辐射组成。我们也知道这些成分如何随时间演化，宇宙遵循广义相对论定律。将这些信息结合起来，就形成了一幅单一而引人注目的宇宙起源图。
三种不同类型的测量，遥远的恒星和星系，宇宙的大尺度结构，宇宙微波背景的起伏告诉我们宇宙的膨胀历史。版权所有:美国国家航空航天局/欧空局哈勃望远镜(左上)，SDSS(右上)，欧空局和普朗克合作(下)。
几秒钟后，宇宙就是一团电离粒子和反粒子，最终冷却下来，让剩余的原子核在几分钟内形成。38万年后，第一个稳定的中性原子形成。在几千万到几亿年之间，引力将这种物质浓缩成了恒星和星系。几十亿年后，星系合并形成了我们今天看到的宇宙。从各种来源收集的数据，包括宇宙微波背景，星系的大规模聚集，遥远的超新星和重子声波振荡，都达到了一个单一而惊人的画面:一个具有654.38+038亿年历史的宇宙。
整个已知宇宙的宇宙史表明，宇宙从它所有的物质和所有的光的起源，最后到宇宙膨胀的结束和热大爆炸的开始，已经演化了654.38+038亿年，这是一个被许多来源证实的形象。图像:欧空局和普朗克协作/e. Siegel(修正)
有一些不确定性。维基百科引用我们宇宙的年龄是13.799 0038+0亿岁。如果某个地方出现了系统性的错误，21万年的不确定性可以轻松5到10倍。目前关于膨胀率(哈勃常数)存在争议。CMB表示接近67 km/s/ Mpc，而恒星和超新星指向更接近74 km/s/Mpc。暗物质/暗能量组合存在不确定性。一些测量的比率是1:2，而另一些是1:3或介于两者之间。根据这些谜题的解析，可以想象宇宙可能年轻到654.38+03.7亿年，也可能高达654.38+04亿年。
测量宇宙膨胀历史的一种方法是回到我们能看到的第一道光，那时宇宙只有38万岁。另一种方法不会倒退很远，但也可能被系统误差污染。图片:欧洲南方天文台
不过这个数字6543.8+038亿年前不太可能有大的修正。即使有比我们知道的力、粒子和相互作用更多的基础物理学，它们也不太可能改变恒星如何工作、它们如何随着时间的推移工作、宇宙如何膨胀以及辐射/物质/暗能量如何构成我们的宇宙的物理学。这些东西是不同的，是受约束的，而且正如人们所理解的，即使暗能量演化，G、C或H等基本常数随时间变化，或者标准模型粒子可以进一步分解，宇宙的年龄也不会从大爆炸到现在发生变化。