天文学家用韦伯太空望远镜发现，宇宙的年龄比之前认为的要大得多

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一些不该存在的东西。在被它的镜头捕捉到的宇宙最深处，闪闪发光的是一些怪异的巨型星系。它们太大、太亮、太成熟了。

根据天文学家用了几十年的宇宙时间表，这些星系应该还没来得及形成。它们的存在，就像在一本已经写完的故事里突然出现了新的章节。

当足够多的"不可能"堆积在一起时，不是观测有问题，而是理论本身值得商榷。加拿大渥太华大学物理学家拉金德拉·古普塔提出了一个大胆的假说：也许宇宙的年龄根本不是一百三十八亿年，而是两百六十七亿年，整整翻了一倍。

这不仅改变了数字，更改变了宇宙的整个故事。

拉金德拉·古普塔

时间线崩溃的时刻

宇宙学面临的难题看似简单，却异常尖锐。

天文学家通过测量星系发出的光发生的"红移"来判断其距离和年龄。光向更长的波长拉伸，就意味着它来自更遥远的地方，代表了更古老的时代。一百多年来，红移一直是宇宙学家手中最有力的测量工具。

但韦伯望远镜的观测破坏了这个简洁的叙事。它在红移值为十到二十的地方发现了巨大的星系，按照标准宇宙模型的计算，那时候宇宙才只有几亿年大，远远不足以形成这些老成持重的庞然大物。这就像在一个刚出生的婴儿身上发现了成年人的智慧。

古普塔的解决方案不是调整星系本身，而是调整衡量它们的尺度。

多年来，宇宙学家一直将宇宙的年龄估算为大约138亿年。（图片来源：CC BY-SA 3.0）

他的新模型融合了三个截然不同的物理概念。首先是宇宙膨胀，这是任何现代宇宙学的基础。其次是一个几乎被遗忘的想法，叫做"疲软光"，指光子在漫长的宇宙旅程中逐渐损失能量。第三是一个来自物理学大师保罗·狄拉克的启发，宇宙的基本常数可能不是恒定不变的，而是随着时间共同演化的。

将这三者混合在一起，古普塔得到了一个被称为"CCC加TL"的模型，意思是"协变耦合常数加疲软光"。

在这个框架下，红移不再讲述一个单一的故事，而是多个故事的叠加。一部分红移源于宇宙的膨胀，另一部分源于光在星际空间中缓慢衰减。最重要的是，改变了基本常数的演化方式，完全改写了根据红移推断年龄和距离的公式。

一项新的研究提出了一种模型，该模型确定宇宙的年龄为267亿年，这可以解释詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的“不可能的早期星系”。该望远镜去年拍摄了这张“创生之柱”的图像。（图片来源：NASA/ESA）

结果就是，那些"不可能"的星系，其实根本不是问题。

模型能走多远

古普塔用一个关键的数据集检验了他的模型，那就是Pantheon加数据，包含了数百个Ia型超新星的信息，这是宇宙学家用来校准距离尺度的标准烛光。他的混合模型在拟合这些超新星数据方面，表现几乎与占据统治地位半个多世纪的标准模型相当。

这个星系的年龄估计只有5亿年，是目前观测到的最年轻的星系之一。（图片来源：NASA/ESA 哈勃太空望远镜）

这是个重要的信号。一个完全激进的理论如果能解释现有的大部分观测，就值得认真对待。

在古普塔的模型中，那些令人困惑的早期星系突然有了合理的解释。在红移值为十的地方，他的模型给出的宇宙年龄是五十八亿年，而不是标准模型计算的仅仅几亿年。在红移十五处，则延伸到了三十五亿年。这给了恒星和星系充足的时间来构建自己的复杂结构。

更进一步，古普塔的计算表明，在这个新框架下，观测到的星系物理尺寸要大得多。一个看起来微不足道的小点，在改进的公式里，可能代表着一个真正的巨人。在红移二十处，相同的观测结果对应的物理尺寸会被放大十二点八倍。

问题在于，这只是开始，不是结束。

谨慎中的野心

古普塔本人也坦诚这个模型的薄弱环节。他指出，极高红移星系的真实尺寸演化还没有得到精确测量，观测中有许多混杂因素，包括星族的类型、星系外围的暗淡度，甚至对光线如何分布的理解。有些候选星系在后续的光谱观测中被证实其实位于更近的地方，这说明早期的判断存在不确定性。

更根本的挑战还在于，宇宙学模型必须解释的问题不止一个。任何新模型都需要通过宇宙微波背景辐射、大爆炸核合成和重子声波振荡的检验，这些是宇宙学的三大基石。古普塔坦承，他的模型在这些方面还需要进一步验证。

但这正是科学的正常进程。新的观测数据打破了旧的共识，新的理论尝试修补裂缝，最终通过更多的实验来检验。韦伯望远镜就像三十年前的哈勃望远镜一样，扮演了颠覆者的角色。

如果古普塔的模型最终被证实，教科书需要重写，不仅是宇宙的年龄，还有早期星系如何诞生、宇宙如何膨胀，甚至暗物质和暗能量是否真的存在。

这个挑战才刚刚开始。