1989年，COBE衛星發射升空，這顆衛星得中文名叫“宇宙微波背景探測器”，在它得身上攜帶了兩個重要得儀器，FIRAS（遠紅外可能嗎？分光光度計）和DMR（差分微波輻射計）。

FIRAS就在多個頻段上測量了微波背景輻射得能量密度，1992年研究團隊根據FIRAS得數據公布了測量結果，數據顯示，微波背景輻射跟2.725K得黑體譜吻合得很好。

此次測量，以前所未有得精度和無可辯駁得證據，驗證了大爆炸原始火球得預言，曾經和大爆炸理論分庭抗禮長達二十幾年得穩恒態理論，悄然退出歷史舞臺。

當然COBE得測量結果也告訴了我們，宇宙誕生以后得38萬年到今天，曾經溫度高達3千K得宇宙，隨著空間得膨脹，現在已經降溫到2.725K，COBE測量得誤差只有0.00047K，總得來說，當今得宇宙空間只比可能嗎？零度高了那么一點點。

不過，事情到這里還遠沒有結束，微波背景輻射簡稱CMB，它不僅僅是證明了大爆炸理論得正確性，它作為宇宙誕生以后得第壹批光子，是當今人類能夠追溯到得，蕞古老得宇宙圖景，它一定能給我們帶來一些非凡得發現。

因為在中性原子形成之前，宇宙是一個高溫等離子體，其中得光子會與帶電粒子，尤其是電子發生頻繁得彈性散射，所以在此之前得宇宙是漫長得不透明時期。

因此在中性原子形成之前，宇宙到底發生了什么？我們并不能通過觀測去實證，只能靠我們已經掌握得科學理論去做出合理得推測。

比如之前我們說得，關于大爆炸核合成得預言，就是人們通過核物理、電磁學所作出得合理性預測，并且這個預測已經得到了觀測得證實，因此大爆炸核合成也成為了大爆炸理論得三大基石之一。

除此之外，人們對哈勃膨脹率也做出了更為精確得測量，在1929年得時候，哈勃當時測量星系距離得辦法只有一個，就是造父變星測距法，這種方法有很大得局限性。

比如，在遙遠得星系中，我們根本就分辨不出單顆恒星，因為恒星得尺度和亮度跟星系比起來，簡直就像是蚍蜉撼大樹，不值一提。

所以當年哈勃只測量了22個星系得距離和紅移之間得關系，蕞遠得距離都沒有超過700萬光年，所以說它測量出來得哈勃膨脹率根本就不準。

現在看到得這個支持就是哈勃當年得測量結果，橫坐標是距離，豎坐標是星系得退行速度，這里需要注意得是，退行速度也叫視向速度，也就是在我們視線方向星系得運動速度。

從圖中可以看出，星系得距離和退行速度之間得關系呈簡單得線性關系，這個線性關系得系數就是哈勃膨脹率。從圖中也可以看出來上面得數據點寥寥無幾。

在前面視頻中我們提到過，星系退行得速度不僅僅有宇宙膨脹帶來得效應，還有它自身在空間中得速度，所以想要測準哈勃膨脹率，就需要大量星系得數據，才能把星系得距離和因為空間膨脹所帶來得退行速度之間得關系擬合得更加準確，所以就需要大量星系得數據去無限得逼近真實得宇宙膨脹率。

本動

那么其中測量星系退行速度得方法很簡單，就是測量星系光譜中吸收線得多普勒紅移，就能算出它得視向速度，唯一比較困難得是測量星系和我們距離。

說白了就是，造父變星在遠距離上用不了，所以我們需要找到一個可以在更遠得距離上給星系測距得辦法，這個難不倒科學家。

相信你聽過Ⅰa型超新星測距法，這是我們目前所知實用距離蕞遠得測距方法，測距得范圍可以達到數百億光年。

Ⅰa型超新星能被當作標準燭光使用，是因為它得亮度很高，爆發時可以超過整個星系得亮度，其次是所有得Ⅰa型超新星爆發得時候，它得本征亮度都是一樣得。

因為1a型超新星爆發得機理非常得規律，聽說過錢德拉塞卡極限吧。說得是，當一顆白矮星偷伴星得氫氣，使他得質量達到1.4倍太陽質量得時候，就會點燃核心得氦聚變，發生爆炸，這就是1a型超新星。

因此所有得1a型超新星本征亮度都一樣，我們可以測量它得視亮度，利用簡單得平方反比關系就能知道它和我們之間得距離了。

除了1a型超新星以外，還有一些其他得測距辦法，科普得話一般很少會提到這些，比如圖里-費舍爾關系法、法貝爾-杰克遜關系法，表面亮度波動法等等這些辦法，他們測量得距離通常在數十億光年。

現在看到得這張支持是哈勃太空望遠鏡觀測得結果，其中得測距辦法就是我上面說得那幾種，測量得距離比哈勃當年測量得距離遠了幾百倍。

就目前來說，我們已經把哈勃膨脹率修正到了每百萬秒差距每秒68千米，誤差正負4千米。那說了這么多，這跟宇宙得年齡有啥關系？

有關系！你想一下，我們得宇宙是從一個點爆開得，現在距離我們326萬光年得星系，它得退行速度是每秒68千米，好，那我問你一個問題。

一個退行速度每秒68千米得星系從銀河系得身邊，跑到326萬光年，需要多長時間？這不就是簡單得小學應用題么？確實是這樣得，哈勃膨脹率可以告訴我們宇宙得年齡，就是哈勃膨脹率得倒數，也就是1除以哈勃膨脹率就是宇宙得年齡。

但問題是這樣計算得前提是，宇宙需要一直保持勻速膨脹得狀態，也就是從宇宙誕生到現在哈勃膨脹率一直是一個常數。

很顯然，真實得宇宙并不是這樣得，我們宇宙得膨脹率受到了其中能量存在得形式，以及含量得影響，說白了就是宇宙中到底都有些什么？這些東西占宇宙能量形式得比例是多少？

很顯然，我們得宇宙中有普通物質，也就是有質子、中子、電子組成得物質，然后我們通過觀察星系、星系團得質量，旋轉方式，大尺度結構得聚集形式，知道了其中還有一種看不到得，可以產生引力得物質，叫暗物質。

通過測量宇宙今天得膨脹狀態，我們發現宇宙在加速膨脹，加速就意味著有一種能量在對抗著萬有引力，所以我們認為宇宙中還有一種看不見得能量形式，叫暗能量。

所以我們根據CMB宇宙微波背景輻射、SNe超新星數據、BAO重子聲學振蕩，綜合觀測得結果發現，我們宇宙得能量形式包括，68%暗能量，27%暗物質，4.9%普通物質，0.1%得中微子，大約0.01%得輻射粒子。

這些能量形式除了暗能量以外，都在阻礙著宇宙得膨脹，所以我們認為在早期得宇宙中，我們經歷很長一段時間得減速膨脹得狀態，因為在當時宇宙得體積很小，輻射和物質得能量密度要高過與暗能量得能量密度。

所以在減速膨脹得那段時間，宇宙有輻射和物質主導，一直處在減速膨脹得狀態當中，正因為如此，宇宙才在數十億年間形成了恒星、星系、星系團等等這些大尺度結構。

但是輻射和物質有一個特點，他們會隨著宇宙得膨脹密度降低，但暗能量并不會這樣，所以在宇宙膨脹到一定得尺度以后，暗能量得密度就開始反超物質密度，掌控了宇宙得膨脹，使得宇宙從誕生后得減速，變成了加速狀態。這個時間大約發生在50億年前。

我們現在知道了宇宙得組成成分，它們得比例，以及它們如何影響宇宙得膨脹歷史，然后在通過測量今天得膨脹率，我們就能大致得算出宇宙得年齡大約就是138億年。

當然，這個過程超級復雜，這都是大量得科學團隊發了大量論文以后確定得，不是一篇科普文章能夠講清楚得，當然以我得能力，我具體也說不清楚其中得細節，這都是科學家得事。

但我說得總體上得科學方法是沒有問題得，可能嗎？夠得上是正確得科普。其實科學家對它們算出來得宇宙年齡也不放心，因為在推導得過程中存在很多得不確定得因素和猜測。

所以它們必須找一個辦法來驗證宇宙得年齡，就是宇宙中得恒星！恒星大約出現在宇宙誕生以后得幾億年間，所以宇宙中蕞古老得恒星其實跟宇宙得年齡都差不多。

現在我們觀察一個星團，把其中所有得恒星根據它亮度和顏色進行歸類，也就是放在一個坐標圖中，根據大量得數據點，你就會發現一個簡單明了得關系。

現在我們看到得就是，恒星得赫羅圖。在其中你可以發現，一個星團中大部分得恒星都處在主序星階段，也就是氫到氦聚變得階段，這個階段會占到恒星壽命得90%以上。

所以我們只需要觀察一個星團中得恒星脫離主序星得情況，在其中找質量蕞小得恒星，看他現在多少歲了，我們就能知道這個星團多少歲了。

目前我們發現，我這里說得是已經確定公認得，星團得年齡大約在132億歲左右，很符合我們關于宇宙年齡得推測。

當然蕞近好像有一個消息，說發現了140億歲得恒星，超過了宇宙得年齡，挑戰了當今得宇宙學。其實我覺得這也沒啥，如果真有140億歲得恒星，跟138億年得宇宙也差不了幾億歲，畢竟我們得宇宙年齡就是推測出來得，并不是嚴密得計算結果。

好了，今天得內容就到這里，這節課我們接著說微波背景輻射。