怎样通过哈勃常数来计算宇宙的年龄？

在20世纪20年代末，美国天文学家哈勃有了重大的宇宙学发现，这直接导致爱因斯坦称自己犯了一生最大的错误。哈勃根据星系的退行速度和距离关系，推导出了哈勃定律，基于其中的哈勃常数就能估算出宇宙的诞生时间。

在哈勃确认河外星系的存在之后，哈勃又发现，星系光谱的红移值和距离存在线性关系，越远离银河系的星系，红移值越高。根据多普勒效应，星系的光谱出现红移现象是因为星系正在远离银河系，并且红移值越高表明星系的退行速度越快。由此，哈勃得到了著名的哈勃定律，即星系的退行速度V和星系与银河系的距离D成正比例关系：

v=H0·D

其中H0表示哈勃常数。

根据哈勃定律，宇宙空间在均匀地膨胀。宇宙并非静态的，时间往前回溯，早期宇宙比现在更小。如果时间回到宇宙诞生之初，宇宙空间缩小为一个奇点，这就是宇宙的开端。

假设宇宙空间膨胀的速率自宇宙诞生以来没有发生过变化，那么，星系的退行距离除以退行速度，得到的是星系的退行时间。因此，哈勃常数的倒数，也就是哈勃时间，代表的正是宇宙膨胀时间尺度，可以近似认为这是宇宙的年龄：

tH=1/H0

只要知道哈勃常数，就能估算出宇宙的起源时间。根据美国宇航局（NASA）的费米伽玛射线太空望远镜在2019年的观测结果[1]，哈勃常数的测量值约为68(千米/秒)/百万秒差距，也就是说，星系与银河系的距离每增加1百万秒差距（326万光年），其远离银河系的速度会随之增加68千米/秒。由此可以估算出，宇宙的年龄大约为143.7亿年。

不过，哈勃常数并非一个真正意义上的常数，因为宇宙空间的膨胀速率在不断发生变化，目前的宇宙正在经历加速膨胀过程。

在现代宇宙学中，Λ-CDM模型（基于从广义相对论中推导出来的弗里德曼方程）给出了目前为止最为精确的宇宙年龄计算公式：

通过测量出公式中的各项参数，可以知道宇宙的诞生时间大约为138亿年前，这与哈勃时间相接近。

参考文献

[1] Alberto Domínguez, Radoslaw Wojtak, Justin Finke, et al., A new measurement of the Hubble constant and matter content of the Universe using extragalactic background light γ-ray attenuation, arXiv:1903.12097.