?137億年指的是時間，930億年指的是距離。這個數(shù)據(jù)確實(shí)會有一點(diǎn)燒腦，宇宙中物質(zhì)最快的移動速度為光速，每秒約為30萬千米，但是宇宙年齡才137億年，如果宇宙擴(kuò)張速度按照光速計(jì)算，那么可觀測距離也不會超過275億光年。

那么930億光年的可觀測距離究竟是怎么回事呢？

有著星系天文學(xué)之父之稱的美國天文學(xué)家，德文·鮑威爾·哈勃將多普勒效應(yīng)應(yīng)用于天體傳播中，在觀測天體時發(fā)現(xiàn)當(dāng)天體遠(yuǎn)離觀測點(diǎn)時恒星發(fā)出光的光譜會往紅色端移動，反之則往藍(lán)色端移動。

圖：德文·鮑威爾·哈勃

1929年，哈勃通過對已測的多個星系進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步確定了天體退行速率與星系距離比值的線性關(guān)系，這一關(guān)系被稱為哈勃定律，兩者的比值被稱為哈勃常數(shù)，即河外星系視向退行速度與距離成正比，距離越遠(yuǎn)視向速度越大。哈勃定律為大爆炸理論打下了基石，以地球?yàn)橛^測中心，根據(jù)哈勃定律計(jì)算得出，宇宙是不斷膨脹的，距離觀測點(diǎn)越遠(yuǎn)的星系退離速度越快，空間膨脹速度甚至超過光速，也由此說明了可觀測宇宙空間距離范圍為何會超出137億光年。

大爆炸之后，部分天體由于距離地球過于遙遠(yuǎn)，導(dǎo)致其光線至今還未能抵達(dá)地球。當(dāng)前可觀測宇宙的直徑大約為280億秒差距，導(dǎo)入公式計(jì)算得出，目前可觀測的宇宙范圍大約為930億光年。迄今為止我們實(shí)際觀測到的最遠(yuǎn)天體Fj-39546284，距離地球約為132億光年（可看做264億光年的觀測范圍），當(dāng)然實(shí)際觀測距離取決于現(xiàn)有觀測設(shè)備（哈勃太空望遠(yuǎn)鏡）。

未來可觀測宇宙范圍的極限為190億秒差距，約為620億光年，隨著時間的推移，宇宙空間不斷膨脹致使天體逐漸遠(yuǎn)離以至于從可觀測視野中消失（宇宙大沉寂理論）。

137億年宇宙年齡是如何得出的？

宇宙大爆炸發(fā)生的那一刻同時產(chǎn)生了時間與空間，構(gòu)建宇宙萬物的基本粒子逐漸形成。大爆炸發(fā)生至今的時長就是已知宇宙的年齡，宇宙誕生演變至今究竟經(jīng)歷了多長時間呢？科學(xué)家又是如何推算的呢？

放射性元素半衰期推算宇宙年齡：宇宙天體演化的過程中會產(chǎn)生出帶有放射性的重元素，放射性元素的原子核放射強(qiáng)度會隨著時間的推移而減弱，從而產(chǎn)生衰變現(xiàn)象。某一種放射性元素放射強(qiáng)度達(dá)到原放射強(qiáng)度值的一半時所消耗的時長被稱為同位素半衰期。不同元素的半衰期都不同，半衰期最長的元素是鉍209，其半衰期約為（1.9 +/- 0.2 ) x 一百億億年。半衰期最短的元素是砹213，其半衰期為0.000000125秒。一種同位素的衰變會產(chǎn)生新的同位素。

參考資料：原子核衰變規(guī)律計(jì)算公式：N=No*(1/2)^(t/T) 其中：No是指元素形成的初始時的原子核數(shù)量， t為衰變時長，T為半衰期，N是元素衰變后的原子核數(shù)量。科學(xué)家通過研究計(jì)算的出不同元素衰變周期所需的時間長度，用于推算宇宙年齡，為了減少誤差精確推算宇宙年齡，選擇某種元素作為參照也至關(guān)重要，衰變周期過長或太短的都會影響最終的推算結(jié)果。經(jīng)過反復(fù)的對比篩選，最終選擇了鈾238，因其同位素的半衰期為4.468 × 10^9年，非常適用于宇宙年齡的測定。

2001年科學(xué)家利用歐洲天文臺的望遠(yuǎn)鏡，在一顆名為CS31082-001的恒星上，發(fā)現(xiàn)放射性鈾-238的光譜，通過計(jì)算得出這顆星球的年齡約為125億年，從而確定宇宙誕生至今至少有125億年。這也是科學(xué)家首次度量太陽系外鈾含量的研究。此次的推算結(jié)果任然有30億年的誤差。

2007年，天文學(xué)家又用相同的辦法，測得一顆距離地球7500光年、編號為HE 1523-0901的紅巨星的年齡為132億歲。（對比精確宇宙年齡僅有6億歲的誤差）

從2004年開始，賓西法尼亞州立大學(xué)的天文學(xué)家經(jīng)過近10年的觀測，于2013年2月公布找到一顆距離地球僅190光年、編號為HD 140283的亞巨星，其測定的年齡約為144.6億歲。（對比精確宇宙年齡僅有8億歲的誤差）

圖：宇宙微波背景輻射

2013年3月21日歐空局公布了“普朗克”太空探測器傳回的宇宙微波背景輻射全景圖，近乎完美地驗(yàn)證了宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，并且把宇宙的精確年齡修正為138.2億歲。此外，根據(jù)宇宙微波背景輻射圖，哈勃常數(shù)也被進(jìn)一步修正為67.15公里/（秒·百萬秒差距），即一個星系與地球的距離每增加一百萬秒差距（一秒差距約為3．26光年），其遠(yuǎn)離地球的速度每秒就增加67.15公里。根據(jù)此數(shù)據(jù)推算宇宙的年齡約為138.2億年。

哈勃定律為早期的宇宙年齡推算，以及對可觀測宇宙范圍的計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。

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圖：詹姆斯韋伯空間望遠(yuǎn)鏡

延伸：原本2014年計(jì)劃發(fā)射，用于取代哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的新一代詹姆斯韋伯空間望遠(yuǎn)鏡前期研發(fā)由于資金問題的延誤，加上后期技術(shù)故障問題，拖延至今仍舊趴窩，根據(jù)美國航空航天局2018年6月份發(fā)布的消息稱，該發(fā)射計(jì)劃擬定時間為最早將于2021年3月發(fā)射。

詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡的高精密設(shè)備有望將實(shí)際可觀測宇宙范圍提升數(shù)十個百分比，希望詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡能夠早日發(fā)射升空為人類對宇宙的認(rèn)知再創(chuàng)奇跡。