8. 膨胀年龄
根据斥力定律得到最外层的运动方程
(18)
或
(19)
现在,设 L = 常数,解微分方程(18)得到(附录3)
(20)
由于假定了宇宙常数为恒量,所以上式求出的te是最小值。代入表1中的宇宙参数,
求得 te>186 亿年,即 te>18.6×109
年。这个结果是正确的,因为已知球状星团是最
古老的天体,它的年龄是1.7×1010年* 。
解方程(19),或者把等式(31)写成
(21)
利用
,
并代入(21)中得
于是
以 m=0.4
作为膨胀时间的起点,即t=0 。把表1中的参数值代入公式(22)中,
利用近似积分方法计算的结果如图5所示。斥力膨胀的开始阶段,最外层的运动速度
不会等于零。假定初速度的平均值为每秒几千公里是不算大的,这相当于从
m=0.98
开始膨胀,从图上查出的膨胀年龄是310亿年。这是宇宙视膨胀年龄的上限。
这里得到的结果是宇宙视
膨胀年龄的取值范围:186 ~ 310
亿年。
真实的宇宙年龄应当是星系前的年龄与星系后的真实膨胀年龄之和。
图5 宇宙膨胀年龄
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*
方励之等,《宇宙的创生》,p49,科学出版社,1987年。