宇宙扩张速度究竟有多快？情况愈加扑朔迷离

导读：据国外媒体报道，利用不同方法测出的宇宙扩张速度也有所不同，因此有些理论学家猜测，我们对宇宙历史或许存在重大误解。

北京时间11月30日消息，据国外媒体报道，利用不同方法测出的宇宙扩张速度也有所不同，因此有些理论学家猜测，我们对宇宙历史或许存在重大误解。

图为盖亚望远镜拍摄的最新星图。

这一现象名叫“哈勃争议”（Hubble tension），是宇宙学的一大未解之谜。随着围绕该问题展开的猜测变得愈加扑朔迷离，有科学家试图通过提出新观点来解释这一现象。

“除了希格斯粒子之外，我们尚未做出任何新发现。”美国布鲁克海文国家实验室物理学家安泽•斯洛萨（Anže Slosar）表示，“任何新观点都会令人激动。我们想看看人们可以从哪些方面提出新物理理论。”

宇宙正在不断扩张，星系之间的距离变得越来越远。科学家用得名于天文学家埃德温•哈勃（Edwin Hubble）的“哈勃常数”来描述宇宙扩张速度。目前，科学家有几种测算哈勃常数的方法，但这些方法会得出两种不同的常数值，这显然相互矛盾。有些方法利用超新星和脉冲星发出的光线计算其距离变化，结果显示，天体到地球的距离每增加326万光年（即一百万秒差距），远离地球的速度会加快73公里/秒。而另一类方法利用早期宇宙发出的电磁波、即宇宙微波背景进行测量，得出的结果约为67公里/秒。

这一差值不能仅用实验误差来解释。如果不引入新的物理理论，任何解释似乎都站不住脚。尽管如此，这两个测算值之间的区别并未达到5西格玛级实验精确度，不足以说明两个值之间存在重大出入。

但事情的走向越来越令人摸不着头脑。最近，参与“暗能量调查”（DES）的科学家们公布的最新结果令局面显得更加扑朔迷离。利用超新星进行测量，他们得出的哈勃常数为67.7（km/s）/Mpc，更接近利用宇宙微波背景算出的结果。

你也许认为这一结果缩小了此前两种结果之间的差距，因此会减少人们对这一问题的兴趣。然而，就在“暗能量调查”的科学家们公布结果后不久，两支相互独立的理论物理学家团队分别发表了相关论文，试图对“哈勃争议”进行解答。两者都提出，我们对宇宙早期历史的理解需稍作调整。其中一篇论文试图通过修改重组期（即大爆炸之后数十万年、第一批中性氢原子开始形成的时期）的开始和结束时间，缩小两种结果之间的差距。另一篇论文则引入了“早期暗能量”的概念，称这种力曾在宇宙早期导致宇宙扩张，但在现代宇宙中已经不复存在。

物理学家认为，宇宙扩张曾经历了两个阶段：第一阶段为膨胀期，紧接着宇宙大爆炸，宇宙在此期间经历了快速扩张；第二阶段就是目前所处的阶段。但美国约翰•霍普金斯大学的薇薇安•普林（Vivian Poulin）指出：“我们认为，在宇宙历史的某一个时期，或许也发生过与目前阶段类似的情况。”

这两篇论文均尚未接受同行评审，仍处于初期阶段。此外，这两篇文章的发表时间距“暗能量调查”公布结果的时间太近，还来不及引用该调查的结论。如果“暗能量调查”的结果得到证实，这两篇论文的理论分析就毫无意义了。

物理学家马特•巴克利（Matt Buckley）并不认为“暗能量调查”的结论会降低科学家对这一争议的兴趣，并认为普林和斯洛萨等研究团队提出的问题其实正中要点。但他也指出，任何新理论都必须与现有的全部数据相匹配。

对“哈勃争议”而言，提出新物理学理论肯定是最有趣的一种解决方法，但新的哈勃常数测量方法也许很快就会出现，既不利用近处天体的距离梯度，也不利用远古时期的宇宙辐射。引力波或许值得一试。科学家可以将中子星相撞时发出的光线与引力波进行对比，并且已经用该方法得出了哈勃常数的估算值。不过，要利用这种方法算出可靠的哈勃常数，也许还要过10年左右。就目前而言，“哈勃争议”仍是科学家的观测重点，仍将持续吸引理论物理学家的注意力。

“我们很想知道，该争议是否存在简单的解释。从理论角度来看，这个问题变得越来越意思了，”普拉表示，“我们的兴趣主要与目前不断精进的实验水平有关，而且人们对该问题的重视程度也在与日俱增。”