45 比宇宙还老的恒星

　　宇宙中有一颗恒星，它的年纪号称比宇宙的年龄还要大，这颗恒星叫玛土撒拉（Methuselah）。玛土撒拉是西方神话中一个最年长的族长的名字，传说活了969岁，所以用他的名字来命名这颗最年长的恒星。

　　这颗玛土撒拉恒星的代号是HD140283，是天秤座中的一颗恒星。人类其实已经观察它100多年了，但在2000年，科学家们计算了它的年纪，发现它居然有160亿岁！这就奇怪了，根据观测，宇宙的年龄也就138亿岁左右，怎么可能出现比宇宙年龄更大的恒星呢？宇宙都不存在的时候，恒星怎么会存在呢？难道宇宙大爆炸理论错了吗？

　　这个现象其实只是说明，我们对于宇宙的了解太少了，物理学的理论还有很大的进步空间。首先要知道恒星的年龄是怎么算出来的，还要考虑一下宇宙的年龄是怎么算的。恒星的年龄一般来说是根据它的质量、光谱，还有亮度进行计算的。基本上，只要把恒星的质量确定了，它的光谱就确定了。因为质量确定了，它的引力就确定了，天体引力大小基本只跟天体的质量有关。引力确定了，它的温度就确定了。

　　也许你有这样的生活经验，用打气筒给自行车轮胎打气，你会发现用力越大，打气筒就越热，所以温度实际上是和压力成正比的。而一个天体的引力越大，它内部承受的压力就越大，对应于它的内部温度就越高。如果我们能确定一个天体的引力大小，我们就能算出它内部的温度是多少。

　　一旦温度确定下来，一颗恒星的核反应模式就确定了，因为温度越高就能开启越重的元素的核聚变。一颗恒星越亮，说明它越年轻，因为如果年纪大了的话，核反应消耗的能量也就越多，能量消耗得多就不那么亮了。根据恒星亮度，再结合恒星的核反应模式，一对比，我们就能推测出一颗恒星的年纪大约是多少了。

　　就是这么一通算，科学家们发现这颗恒星居然有160亿岁，比宇宙的年纪还大，这当然是不合理的，恒星怎么可能先于宇宙存在呢？就好像你不可能比你的父母年纪更大一样。科学家当然没有放弃，他们不断细化模型，后来发现这颗恒星的氧含量比较高，这说明它其实没那么老，不可能诞生在宇宙大爆炸之初。宇宙大爆炸之初，宇宙里的氧含量是不可能那么高的。大爆炸初期，宇宙里的物质绝大部分是氢。但即便这么算，也只是把这颗恒星的年纪缩小到了144亿岁左右，与宇宙138亿岁的年纪还差6亿岁左右。这是误差吗？其实我们还应当检讨一下，宇宙138亿岁的年龄是怎么来的。

　　简单来说，宇宙的年龄是通过宇宙微波背景辐射以及哈勃定律算出来的，前文已经讨论过了。但我们计算宇宙年龄的模型也是个比较粗放的模型，它并不精确，不清楚的东西其实还有很多。比如，宇宙膨胀的规律可以由哈勃定律描述，哈勃定律中的哈勃常数代表了宇宙膨胀速度的快慢，而哈勃常数只能通过不断观测，让它更精确。除此之外，我们假设了哈勃常数是不随时间而变化的，但这只是假设，在大的时间尺度下，哈勃常数本身会不会变化，我们其实并不清楚。

　　2013年又出了一件事，让人更加绝望。普朗克望远镜换了一种方法，测算出来宇宙也就114亿岁左右，也就是玛土撒拉星比宇宙还大30亿岁，这就更离谱了。一般碰到这种情况，量子力学就要登场了，根据最新的但未被证实的轴子理论的计算，宇宙的膨胀规律也许并非我们想象的那样均匀，宇宙不同时期的时间尺度有可能是不一样的。比如，我们现在的一年可能等于130亿年前的10年、100年、1000年，这样就能解释这颗天体看上去为什么那么老了。有可能这颗恒星的头50亿岁只相当于我们当今的500万岁，这样的话，以现在的标准去计算，玛土撒拉其实也就100亿岁左右。

　　总之这个现象告诉我们，我们对宇宙的了解其实还很少，因为我们的观测能力有限。宇宙那么大，我们有很多关于宇宙的理论是建立在一些基本假设之上的，很多基本假设都还是假设，没有被充分验证过，出现这种情况并不奇怪。并且宇宙里有那么多恒星，我们不可能都观察一遍，我们只发现了这一颗老年恒星，也许这样的恒星还有很多，只是我们还没有去看、没有去算。

　　但这样的“怪事”出现，恰恰对科学研究是有益的，它们其实在帮助我们不断细化模型，帮助我们不断重新认识宇宙。 了不起的物理