出於某些原因，當我們談及恆星、星系和宇宙的年齡時，通常使用“年”進行測量和描述，我們是否有更好的方法來測量宇宙時間？現今，我們可以追溯138億年前發生的大爆炸事件，觀測到宇宙體積延伸至461光年，但是像“年”和“光年”這樣的時間計算單位不僅是完全隨意、以地球為中心，並且從地球歷史上講，這些時間計算單位甚至沒有一致的定義。

也許有更好的方法來測量時間，尤其是對宇宙而言，但每種方法都存在著缺點。

關於宇宙，我們可以提出許多宏觀的問題，但這是人類歷史上最令人費解的謎團之一，例如：“宇宙是什麼？宇宙有多大？它是永恆不變的，還是突然形成的，如果是的話，是什麼時候誕生的？”這些問題曾是哲學謎團之一，但過去100年提供了堅定的科學答案。現今基於先進的天文勘測設備，我們知道宇宙是什麼，但迄今我們所觀測的僅是直徑922億光年宇宙的一小部分；我們知道大爆炸事件，這是宇宙開始的標誌性事件，大約發生在138億年前，但準確的發生時間仍有1%的不確定性。

然而，為什麼我們測量宇宙時間和距離的所有方法都使用以地球為中心的單位呢？例如：“年”和“光年”，難道沒有一種更好、更客觀、更普遍的方法來實現嗎？答案是肯定有的，至少科學家傑瑞·貝爾（Jerry Bear）是這樣認為的。

貝爾指出，為什麼宇宙學計算，例如：宇宙年齡和大小，要廣泛地使用狹隘的、與“年”相關的參數呢？客觀地講，將地球一年的時間概念作為一種宇宙衡量標準是較狹隘的，光年這個概念僅與宇宙區域測量有關。

以上測量標準都是很好的觀點，但我們需要進一步擴展和思考，尋找一些替代性標準，讓我們來看一下測量宇宙時間背後的科學吧！

在地球上，只有兩種方法來理解時間流逝的概念，這兩種方法都是利用定期重現的現象，這些現像不僅對人類活動至關重要，而且對所有生物活動都至關重要，在較短的時間尺度上，我們有“天”的概念，這是很重要的，原因如下：

一天標誌著日出和日落，大致與地球繞地軸一個完整自轉週期相對應，同時，一天的時間與大多數植物和動物經歷晝夜活動和休眠的時間相對應，所有這些現像都在接下來的一天時間內重複出現，在接下來的幾天裡，或許會出現實質性差異，如果我們等待的時間足夠長，這些差異就會重複出現，在一年時間裡，日子會以各種方式發生變化，其中包括：日出和日落的時間提前和延遲，白天時間的增加和減少，太陽在地平線之上的最大高度和最小高度，以及季節變化週期、植物和動物生活週期等。但從一年的時間角度來講，幾乎沒有變化，幾年內重複循環出現。

基於以上分析，我們就很容易理解為什麼人們會提出一些基於“日”和“年”等概念的計時系統，因為我們在這顆星球上的活動與這些週期性循環密切相關。但通過仔細觀察，出於各種原因，我們在地球上所經歷的日和年的概念並不能很好地轉化為一組標記時間流逝的通用公式。

首先，在地球歷史上，一天的持續時間已經生了巨大變化，當月球、地球和太陽相互作用時，潮汐摩擦現象會導致一天的時間變長，月球會以螺旋方式逐漸遠離地球，大約40億年前，地球的“一天”時間僅持續6-8個小時，一年有1000多天。

然而，一年的變化，或者說地球繞太陽公轉一周所需的時間，縱觀太陽系歷史僅存在少許變化。變化的最大因素是太陽質量改變，迄今為止，太陽已損失了相當於土星的質量，該變化將促使地球被推向距離太陽更遠的區域，並導致它的軌道運行速度隨著時間推移略慢一些，這將導致一年的時間變長，但僅是略微延長——大約延長萬分之二，這相當於從太陽系誕生至今，一年的時間延長了大約2個小時。

但是為什麼我們要將地球的計時概念延伸應用於整個宇宙，以及將其他星系中行星環繞主恆星的任意運動聯繫起來呢？這是不客觀的，也不是絕對的，而且除了以地球為中心的計時標準之外，再也沒什麼用。天和年都不是普遍適用宇宙的時間度量單位，光年和秒差距（或者相關單位，例如：千秒差距、百萬秒差距或者兆秒差距）都不是普遍適用的距離度量單位。

有趣的是，有一些方法可以更客觀、理物理地定義時間，而且它們不會像以地球為中心的定義那樣存在缺陷，但是我們也有一些很好的理由不使用這些時間度量，因為每一個度量都有其優點和缺點，如果你要對某種方法使用進行論證的話，以下有一些可以考慮的選擇，人們可以從太陽系歷史角度進行分析，判斷這些方法是否比現在以年為基礎（實際上是以地球為中心的計時標準）的計時系統更好或者更差。

即使太陽係發生了複雜的天體物理變化，地球一年的持續時間仍可能是一種有效且穩定的衡量標準，我們可以使用該計時標準確定與地球相關的時間計數。由於光速是一個已知且可測量的常數，因此“光年”就作為一個推導出來的距離單位出現了，而且隨時間變化光年的計時標準僅發生很小變化，在過去數十億年的時間裡，準確率一直保持在99.98%左右。

有時，我們會使用另一個重要計時定義，雖然它是間接的，但也是基於地球環繞太陽運行一年的定義——秒差距，它不是僅基於時間，而是基於天文角度和三角學原理。當地球環繞太陽運行，相對一顆“未移動恆星”的視位置，就出現了位置變化，人們可以做一個簡單的測試——只睜開左眼，然後交替睜開右眼，就會發現較近的物體相對於較遠的背景物體會出現“位移”。

在天文學領域，我們稱該現象為“視差”，我們使用地球相對於太陽位置的最大距離來代替人類左右眼之間的距離，地日軌道直徑大約3億公里，一個天體相對於遙遠背景移動1弧秒（1/3600度），將被定義為一個秒差距：大約3.26光年。以下是“脫離地球”的幾種宇宙計時系統：

1、普朗克時間

你是在尋找一個除宇宙基本常數之外不依賴任何規律的時間定義嗎？如果取三個最基本、可測量的自然常數，你可能會考慮到普朗克時間。

萬有引力常數G，光速c，以及量子常數（即簡化的普朗克常數）h，將它們結合起來，就可能得出一個基本的時間單位。雖然這對應於一個有趣的宇宙範圍，因為該等級的量子起伏不會形成粒子/反粒子成對化，但對於黑洞則不同，目前沒有相關的物理過程對應於黑洞的時間變化。普朗克時間非常小，這意味著我們甚至需要天文數字等級的普朗克時間來描述亞原子過程，例如：頂夸克，這是目前已知壽命最短的亞原子粒子，其衰變時間大約10^18普朗克時間，一年的時間相當於10^51普朗克時間，這一時間標準並沒有什麼“錯”，但它確實不符合直覺。

2、原子鐘

這是一個有趣、但令人不易接受的事實：所有關於時間、質量和距離的定義都是“非常隨意”的，1秒、1克、1公斤或者1米，都沒有實質意義，我們只是選擇這些價值標準作為人們日常生活中使用的規範常數。然而，我們確實有一些方法可以將這些選擇的量聯繫起來——通過三個基本常數万有引力常數G，光速c，以及量子常數h，我們用它來定義普朗克時間，如果你對時間或者距離進行定義，例如：光速可以作為另一種衡量單位。

那麼，為什麼不選擇一個特定的原子躍遷來定義時間和距離呢？在原子躍遷過程中，電子從一個能級降至另一個能級，並釋放特定頻率和波長的光線，以此來確定時間和距離範圍。頻率僅是一個反比延時概念，所以人們能通過測量一個波長光線經過的時間來獲得一個“時間”單位，同時，可以通過波長定義“距離”，這就是原子鐘的工作原理，它也可以用於定義秒和米。

但這是一個任意定義，許多時間變轉太快，其時間間隔太小，不適用於日常的計時標準。例如：現代科學界對秒的定義是：一個銫-133原子超精細結構釋放的光子在真空中9192631770個波長周期。

3、哈勃時間

如果我們從另一個角度出發，而不是使用基於量子特性的更小常數，上升至宇宙尺度等級，將會怎樣呢？宇宙以特定的速率膨脹——宇宙膨脹率，該指數經常被稱為哈勃參數或者哈勃常數。雖然我們通常將它描述為一種速度-距離單位，例如：哈勃常數描述為“71 km/s/Mpc”，它也可以簡單地描述為一種逆比時間：2.3 × 10^-18逆秒，如果我們將其轉換為時間，就會得到一個計時單位——“哈勃時間”，相當於4.3 × 10^17秒，大約是宇宙自大爆炸以來的年齡。

如果我們使用光速來計算哈勃時間，就會得出“哈勃距離”為1.3 × 10^26米，或者說是137億光年。這是一種宇宙宏觀參數，我們可以使用距離單位和時間單位來研究真正意義上的宇宙尺度。

不幸的是，這樣存在一個大問題：哈勃常數並不是一個隨時間變化的常數，而是隨著宇宙年齡的增長，以一種複雜的方式不斷下降，具體取決於宇宙中所有不同成分的相對能量密度。

4、氫原子自旋翻轉躍遷

長期以來，我們試圖尋找一個更好的宇宙時間定義，有一種方法值得考慮：整個宇宙中最常見的量子躍遷。無論任何時候形成的中性氫，它的形成都是一個電子結合在原子核上，而原子核幾乎總是一個單獨、裸露的質子，當電子到達基態時，相對於質子的構型將出現兩種可能性。

電子或者質子要么反方向量子自旋，即其中一個自旋+ 1 / 2，另一個就是自旋-1 / 2；要么就是同方向量子自旋，即電子和質子都是自旋+ 1 / 2或者自旋-1 / 2。如果自旋是反向排列，那麼就處於最低能態；如果自旋是正向排列，那麼電子旋轉就有一定概率是自發翻轉，釋放一個特定頻率的獨特光子，該頻率為1420405751.77赫茲。

有趣的是，氫原子自旋躍遷速率較慢，相當於2.9× 10^-15逆秒，如果我們將它轉換成宇宙時間和宇宙長度標準，就相當於1090萬年和1090萬光年，相當於大約330萬秒差距。（葉傾城）