搜狐科技《思想大爆炸——對話科學家》欄目第22期，對話清華大學物理系教授、CUSPEA學者樓宇慶。
嘉賓簡介：
樓宇慶，清華大學物理系教授、CUSPEA學者，哈佛大學物理博士，教育部特聘學者，海智計劃特聘專家。研究領域包括太陽物理、天體物理、空間物理、行星磁層物理、黑洞形成機制等。曾主持和參與美國國家科學基金會、中國國家自然科學基金委和科技部、教育部高等學校博士學科點專項科研基金項目。
劃重點：
1.Gupta認為“宇宙常數”的傳統解釋需要修改，所以他發明了一個新模型CCC，但是要想解釋好這個模型，就得把宇宙年齡給拉長。
2.Gupta其實是想揉合Zwicky的累光理論和狄拉克假設演化的“耦合常數”，雖然他提出的問題是對的，但也沒有到否定大爆炸的程度。
3.宇宙還能“活”多久，要看怎么定義“活”這個概念，如果相信物理學中熱力學的熵增加，宇宙最后會安靜地沉下去。
4.我倒沒有想讓宇宙年齡延長，因為基于動力學引力塌縮這種機制，形成大質量黑洞的時間是綽綽有余的。
出品 |搜狐科技
作者 |周錦童
編輯 |楊錦
“四方上下曰宇，古往今來曰宙。”我們身處天地之間，每每仰觀俯察，總會好奇浩瀚宇宙的廣闊與奧秘。“宇宙究竟多少歲？”這一問題雖充滿爭議但卻令無數人為之著迷。
目前最被廣泛接受的宇宙學模型表明，宇宙是從約138億年前的一次大爆炸開始形成的。但近日加拿大科學家Gupta的一項新研究表明，宇宙的年齡可能為267億歲，約為此前認為的兩倍。這一研究結論不僅挑戰了主流宇宙學模型，同時也為所謂的“不可能的早期星系問題”提供了新的解決方案。
那么宇宙究竟多少歲？它還能“活”多少年？這個研究結果是科學新發現還是“反大爆炸”人士的“嘩眾取寵”？這個研究該如何驗證？帶著這些問題搜狐科技對話了清華大學物理系教授、CUSPEA學者樓宇慶。對此，他表示，“Gupta是一位認真的學者，他的問題也是有真實來由的，但他提出的理論假設和模型是可以再進一步探討的。”
樓宇慶之所以這么說并不是沒有道理的，因為Gupta在研究中試圖將累光理論和狄拉克假設的演化“耦合常數”的想法揉在一起，但這并不能解決早期星系形成的所有問題，因此他認為“宇宙常數”的傳統解釋需要被修改，所以他發明了一個新模型CCC，但是要想解釋好這個模型，就得把宇宙年齡給拉長。
“原則上講，他的研究有理論的因素、有觀測的因素，也有湊合、擬合的因素，我覺得即便他在大方向上有點影子，也還需要花很多年的時間去驗證，這是一個大膽的假設，核心就是想讓宇宙的年齡長一點，好讓這些星系有更多的時間來演化，這樣就回答了所謂的‘不可能的早期星系問題’。”樓宇慶如是說。
除了對宇宙年齡問題感興趣，更多人關注的是宇宙還能“活”多少歲。對此，樓宇慶表示，這就要看如何定義“活”的概念。假定把宇宙想象成一個孤立的系統，如果相信物理學里熱力學的熵增加，宇宙最后會安靜地沉下去，但具體時間還不好估計。
而談及Gupta研究的檢驗問題，樓宇慶認為檢驗起來是比較困難的，尤其是對物理常數隨時間變化這一問題的檢驗。他表示，如果實驗能證明某個物理常數可以隨時間變化，這將是一件翻天的大事。此外，模型中還涉及到了光速，“我現在不說不太可能，但讓光速變化這事就有點‘邪’。”樓宇慶如是說。
以下為對話實錄（經編輯整理）：
搜狐科技：主流宇宙學模型估算出宇宙的年齡為137.97億歲，這一研究約認為是此前的兩倍，您覺得這個結果是科學新發現還是“反大爆炸”人士的“嘩眾取寵”？
樓宇慶：首先我覺得Gupta是一位認真的學者，所以談不上“嘩眾取寵”。但他“掀翻”的東西稍微多了些。
宇宙學大致的圖像是很早以前有一個所謂的大爆炸，密度、溫度很高，然后慢慢膨脹、慢慢降下來，降到一定階段的話，才出現了我們今天所謂的“物質”。所以通過宇宙做數值模擬的話，是在根據設想的圖像進行一系列相關的現象觀測，然后去進行演化，最后去觀察模型出來的相關結果，如果從概念上吻合得還好的話，這個時候就可以定出年齡。
他現在出現的問題恰巧就在于James Web Space Telescope（詹姆斯·韋布空間望遠鏡，編者注）。JWST新觀測發現了一些宇宙年齡很小的時候，大概是幾億年的時間尺度上已經出現了一些星系、黑洞，或者類星體，這些東西的出現是跟標準模型不一樣的。Gupta教授在他的文章中收集了很多JWST的觀測結果，所以提出了跟標準宇宙模型不一樣的結果。
搜狐科技：這一研究是如何為所謂的“不可能的早期星系問題”提供了新的解決方案的？
樓宇慶：原來沒有JWST，觀測是有點挑戰的，但是從哈勃到Webb望遠鏡，觀測能力更強了。Gupta教授的想法是把宇宙年齡給拉長，這樣就有充分的時間去演化。但是現在一個關鍵的問題就是不能隨手一拉，隨便就說宇宙是多少歲，必須要提出一個模型來解釋這件事。
所以他的模型中涉及了兩件事，首先是tired light（累光）。這個概念最早的提出者應該是Zwicky。另外涉及到的就是物理常數隨著時間變化的想法，這是狄拉克提出的想法，所以他是基于這兩件事。Zwicky的文章數據基于哈勃望遠鏡，他發現遠離銀河系的天體發射的光線頻率變低，即移向光譜的紅端，稱為紅移，天體離開銀河系的速度越快紅移越大，這說明這些天體在遠離銀河系。
Gupta認為現在我們看到的紅移不一定全部是運動造成的，他把這個效應引入進來似乎能解釋為什么早期形成一些星系，但還不能回答所有的問題，所以就想把累光效應和現在標準的ΛCDM給揉到一塊，但是他發現這樣還是不太好，對“宇宙常數”的傳統解釋需要被修改，所以他自己又發明了一個新模型CCC（covarying coupling constants），但是要想解釋好這個模型，就得把宇宙年齡給拉長。
搜狐科技：這一研究結果為未來人類探測太空有什么幫助？
樓宇慶：從人類探知的角度說，既然有這么多觀測手段看見一件新鮮事發生了，自然就想去理解它到底是怎么回事，比如你現在用JWST看到某些東西，懷疑是一個星系，那就需要用其他的手段去校正它，如果它不是的話就可以排除掉了，如果是的話，就可以提出這個問題。
搜狐科技：有人說主流宇宙學模型并不完美，這個研究是否說明宇宙大爆炸理論與Webb望遠鏡的觀測二者出現了巨大的矛盾？
樓宇慶：這個模型并沒有否定掉大爆炸，只不過把時間尺度拉長而已。他提出的問題是對的，但是沒有到否定大爆炸的程度。就像我們理解的太陽系，有八大行星繞著轉，這個大圖像里還有很多問題是我們不理解的，但不能因為不理解，就說這個大圖像不對，遠沒到這個程度。
搜狐科技：除了宇宙多少歲這個問題讓人好奇，除此之外更多人關注的是宇宙還能“活”多少歲，您覺得宇宙還能存在多少年？
樓宇慶：你問宇宙還能“活”多久，要看怎么定義“活”這個概念，比如作為一顆恒星，可以燃燒它，等燒到完了的時候，就能估計時長。大自然界中都是有一種循環、一種周期或者準周期的。
所以要看怎么定義這個周期，比如說恒星因為星際間物質塌縮，如果質量足夠大的話，有一天可能會發生超新星爆炸，當然這又是進來、爆炸，再合成一些東西，然后又撒到星地間物質中去，你可能有第二代的運行形式，這也是一種循環性的過程。
但是也有一些星體例外，比如說一個孤獨的白矮星，它當然有它過去形成的歷史，但到這時候，我們就只能想象著它溫度慢慢散了，最后可能就是一個安靜的“疙瘩”，除非它被另外一個體系給捕獲了，又可以惹出“新鮮事”，或者兩個東西撞在一塊形成一個雙星系統等。就是如果你把所有這些能夠想象的活動都想到了，那可能就認為宇宙還活著。
但假定把宇宙想象成一個孤立的系統，如果你相信所謂的物理學里熱力學中的熵增加，其實最后就是會安安靜靜地沉下去，這是非常天真的想法。但是，循環是一直在的，就比如它們分散開了，又會合在一塊，然后兩個又會撞在一起，各式各樣零星的事件會不斷發生，但整體來講好像應該就安靜地沉下去了。
搜狐科技：您也有過這方面的研究，您的研究和他這個研究是不是有重合或者說互相驗證的一些地方？
樓宇慶：很好的問題，實際上當我讀他的文章，我也想過這些問題，因為我大約在十多年前的時候轉向研究黑洞的形成。黑洞本身是不能探測的，我強調任何意義下的黑洞探測，都是指黑洞跟周邊有某種合理的物理形式的作用，然后我們根據這些作用來推測黑洞的存在，它有一個所謂的吸積盤，物質從吸積盤中被扯到黑洞里去，如果吸積地很猛烈，也會產生轉化、輻射，所以得根據模型來推測黑洞的存在。
吸積盤這個概念在大多數情況下也是有意義的，但是后來我們發現，在很多星系的中心有著超大質量黑洞，這個超大質量黑洞的質量可以定義在幾百億個太陽質量到幾十億個太陽質量的一個范圍。那么這時候就出現一個問題，這個黑洞這么大是怎么形成的？
如果讓吸基盤來吸積形成這樣大小的黑洞，吸積的物質下去是沒有那么快的，所以不能在足夠快的時間內形成這么大質量的黑洞，而這時有人就提出一個想法，黑洞并合，以便來相對快速地形成大質量的黑洞。我相信這種并合是沒問題的，但是我不太相信大個黑洞是靠這種并合形成的。
所以我用動力學，用流體力學，從引力塌縮的角度來形容它，當然這種引力塌縮過程是一個隨時間變化的過程，根據我這些模型的理論計算，會發現我們有足夠快的時間，前提是宇宙中有巨大的“物質庫”，通過隨時間變換是動力學引力塌縮，可以形成一個大質量的黑洞主體。所以我倒沒有想讓宇宙年齡延長，因為基于我這種機制的話，形成這么大質量的黑洞時間是綽綽有余的。
所以我讀了Gupta教授這個文章，更感興趣的是他前面總結的這些觀測結果與標準的宇宙學模型有矛盾的事情。大約十年前我也預感到這些觀測結果與標準的宇宙學模型有矛盾。所以當Webb2021年12月25號發射時，我一直很期待它能順利，但是現在我覺得現在基本上可以比較有把握地說，早期形成的這些物質跟標準宇宙學的模型是有矛盾的。
搜狐科技：您覺得未來他會從哪些方面來驗證自己的這個研究？
樓宇慶：有點難，因為涉及的東西很多，最難的是物理常數隨時間變化這件事，檢驗這個問題我現在想是比較困難的。如果實驗能證明某個物理常數隨時間變化，這將是一件轟動的大事，有點翻天的意味。無論如何這種變化的尺度是非常緩慢的，是需要長期觀測的，而且還需要特別精密的測量。此外，它的模型中涉及到光速，我現在不說不太可能，但讓光速變化這事就有點“邪”。