在前文【1】中指出:“我们的地学研究中,地质考古最早可追踪至南北两大古陆。再早的事就认为是不靠谱的。然而,在天学研究中,更不靠谱的事多了去了。”
2026年8月4日科普作家杨钦兆在科学探索者发文“教科书又得更新了?韦伯望远镜传回照片,宇宙年龄或将改写”。据百科参考资料和杨钦兆介绍,在过去的两年中,科学家使用NASA’s的韦伯望远镜(也叫韦伯或JWST)探索了被天文学家称为宇宙黎明时期的已知最遥远的星系。
其中一个代号叫JADES-GS-z14-0的星系,红移值高达14.32。据此红移值按现行理论计算,我们今天的韦伯望远镜看到该星系的光是在宇宙诞生仅2.9亿年时发出的。这些光旅行了134亿年才到达韦伯的镜面上。除此星系外,韦伯还发现了红移值为12.5的GLASS-z12星系,红移为11.5的JADES-GS-z11-0,红移高达16.7的CEERS-93316星系。在这些星系中人们还发现了氧元素的光谱,按标准模型,在星系的核聚变中氧属于重元素。重元素是不可能在第一代星系中存在的。发出这些光谱的星系至少应在5到10亿年的宇宙年龄时才可能出现。按标准模型计算的宇宙年龄为138亿年,韦伯发现的宇宙黎明时期的高红移星系的年龄已经远大于138亿年了。现行的标准模型向来的做法是,与新观察数据不符时,就修模型。因此,人们估计标准模型又要改宇宙年龄了。但宇宙年龄是根据哈勃常数计算的,哈勃常数是改不了的。
现行标准模型的错误可能不止一个。早在2016年和2017年我在本栏目发的两篇文章中就已经指出【2,3】:现行理论对宇宙红移有一个误解。红移值z应该是观察到的光的波长λ比光源发出的光的波长λ0的增加比,即
z=(λ-λ0)/λ0 或λ=λ0(1+z) (1)
不过,光源处刚发出的光的波长λ0我们是不知道的,也无法测量。(1)式的正确性并没有被证明。人们只能用实验室中同一身份的光子的波长λe代替λ0。因此,(1)式实际被应用的是下式
λ=λe(1+z) (2)
1929年美国天文学家哈勃发现了宇宙的膨胀【4】。由于宇宙的空间和时间都在变化,可能宇宙既发生空间红移,也发生时间红移。人们用λe代替λ0,只考虑了空间红移,没有考虑时间红移。时间红移与空间红移具有相同的形式:
λe=λ0(1+z) 或 T=t0(1+z) (3)
其中T表示今天的宇宙年龄,t0表示光源天体发出我们今天看到的光时的宇宙年龄t0。将(3)式代入(2)式,得
λ=λ0(1+z) 2 (4)
根据式(3)和(4),计算的一些红移值与λ、λe、λ0及光源发光时的宇宙年龄t0分别列于表-1中。表中波长λ是以氢的赖曼α线为例计算的。
表-1. 宇宙红移与波长及光源发光时宇宙年龄的关系 | ||||||||
z | 0 | 9 | 19 | 29 | 49 | 69 | 89 | 99 |
T/t=1+z | 1 | 10 | 20 | 30 | 50 | 70 | 90 | 100 |
λ0=λE /(1+z) 纳米 | 121.6 | 12.16 | 6.08 | 4.05 | 2.43 | 1.74 | 1.35 | 1.216 |
λ=(1+z)2λ0 纳米 | 121.6 | 1216 | 2432 | 3648 | 6080 | 8512 | 10944 | 12160 |
t=T/(1+z) 亿年 | 138 | 13.80 | 6.90 | 4.60 | 2.76 | 1.97 | 1.53 | 1.38 |
从表-1中可看出,真实的红移值z是两个时间的比值减1,并且没有上限,可到无穷大。红移值z很小时,可看作式(1)与(2)及(4)近似相等。
我们把韦伯望远镜近几年发现的高红移星系的红移数据及发光时的宇宙年龄的计算值列于表-2中。
表-2. 韦伯望远镜新发现高红移星系发光时宇宙年龄(4列黑体数据) | ||||||||
z | 0 | 9 | 11.5 | 12.5 | 14.32 | 16.7 | 19 | 99 |
T/t=1+z | 1 | 10 | 12.5 | 13.5 | 15.32 | 17.7 | 20 | 100 |
t=T/(1+z) 亿年 | 138 | 13.8 | 11.04 | 10.2 | 9.01 | 7.80 | 6.9 | 1.38 |
表-2中间的4列黑体数据为由韦伯望远镜最新观察到的高红移星系的红移数据的计算值。由计算可知,即使16.7的高红移星系的发光时的宇宙年龄也仅在7.8亿年。我们用韦伯望远镜看到的红移为14.32的名为JADES-GS-z14-0的星系,它发出今天我们看到的光时的宇宙年龄为9.01亿岁。我们今天观察到的这些星系的红移值离它的极限还相差甚远。
对于今天我们的教科书,天学与地学是各不说话的。今后,我们的地学研究要结合宇宙学研究,要与天文学及太阳系研究接轨,才能更好地去认识大自然。
参考文献
1. 王孝恩.地宇宙——我们的理论要符合最新观察.中国科学院科学智慧火花.2026-08-17
2. 王孝恩.对我国射电天文望远镜启用后的建议与观测结果的预测.中国科学院科学智慧火花。2016-09-24.
3. 王孝恩.自然时空中的宇宙演化与星系上物理事件的延时.中国科学院科学智慧火花.2017-08-22.
4. Edwin Hubble. (1929) PNAS 15 (3) 168-173.