詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的遙遠(yuǎn)星系。(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、膨脹配歐空局、速度比的快的想貴陽(yáng)烏當(dāng)區(qū)外圍車模服務(wù)崴信159+8298+6630提供外圍女小姐上門(mén)服務(wù)快速安排面到付款加空局和STScI)
（神秘的理論地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（瑞安·基利）：本文原載于對(duì)話會(huì)。該出版物向Space.com的物理“專家之聲:專欄和見(jiàn)解”投稿。
Ryan Keeley是正尋找新加州大學(xué)默塞德分校的物理學(xué)博士后學(xué)者。
天文學(xué)家?guī)资昵熬椭烙钪嬲谂蛎洝７ń猱?dāng)他們用望遠(yuǎn)鏡觀察遙遠(yuǎn)的釋種星系時(shí)，他們看到這些星系正在遠(yuǎn)離地球。不匹
對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，宇宙預(yù)測(cè)星系離我們?cè)竭h(yuǎn)，膨脹配它發(fā)出的速度比的快的想貴陽(yáng)烏當(dāng)區(qū)外圍車模服務(wù)崴信159+8298+6630提供外圍女小姐上門(mén)服務(wù)快速安排面到付款光的波長(zhǎng)就越長(zhǎng)。星系離得越遠(yuǎn)，理論它的物理光就越向光譜紅色一側(cè)的更長(zhǎng)波長(zhǎng)偏移——因此“紅移”越高。
因?yàn)楣馑偈钦龑ふ倚掠邢薜模芸欤皇菬o(wú)限快，看到遠(yuǎn)處的東西意味著我們?cè)诳此^(guò)去的樣子。對(duì)于遙遠(yuǎn)的高紅移星系，我們看到的是宇宙處于年輕狀態(tài)時(shí)的星系。所以“高紅移”對(duì)應(yīng)宇宙早期，“低紅移”對(duì)應(yīng)宇宙晚期。
但是隨著天文學(xué)家對(duì)這些距離的研究，他們發(fā)現(xiàn)宇宙不僅僅是在膨脹——它的膨脹速度正在加快。這個(gè)膨脹速度甚至比主流理論預(yù)測(cè)的還要快，讓像我這樣的宇宙學(xué)家感到困惑，并尋找新的解釋。
相關(guān)報(bào)道:“哈勃問(wèn)題”可能會(huì)隨著對(duì)宇宙膨脹的新測(cè)量而加深
暗能量和宇宙常數(shù)
科學(xué)家稱這種加速的來(lái)源為暗能量。我們不太確定是什么驅(qū)動(dòng)了暗能量，或者它是如何工作的，但我們認(rèn)為它的行為可以用宇宙常數(shù)來(lái)解釋，宇宙常數(shù)是時(shí)空的一個(gè)屬性，有助于宇宙的膨脹。
阿爾伯特·愛(ài)因斯坦最初提出了這個(gè)常數(shù)——他在他的廣義相對(duì)論中用λ標(biāo)記它。有了宇宙常數(shù)，隨著宇宙膨脹，宇宙常數(shù)的能量密度保持不變。
想象一個(gè)裝滿粒子的盒子。如果盒子的體積增加，粒子的密度就會(huì)降低，因?yàn)樗鼈儠?huì)散開(kāi)占據(jù)盒子的所有空間。現(xiàn)在想象同樣的盒子，但是隨著體積的增加，粒子的密度保持不變。
好像不太直觀吧？宇宙常數(shù)的能量密度不會(huì)隨著宇宙的膨脹而降低，這當(dāng)然非常奇怪，但是這個(gè)性質(zhì)有助于解釋加速膨脹的宇宙。
宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型
現(xiàn)在，宇宙學(xué)的主導(dǎo)理論或標(biāo)準(zhǔn)模型被稱為“CDM”。Lambda表示描述暗能量的宇宙常數(shù)，CDM代表冷暗物質(zhì)。這個(gè)模型描述了宇宙后期的加速以及早期的膨脹速率。
具體來(lái)說(shuō)，Lambda CDM解釋了對(duì)宇宙微波背景的觀察，宇宙微波背景是宇宙在大爆炸后約30萬(wàn)年處于“炎熱、致密狀態(tài)”時(shí)微波輻射的余輝。使用測(cè)量宇宙微波背景的普朗克衛(wèi)星進(jìn)行的觀察，使科學(xué)家們創(chuàng)建了Lambda CDM模型。
將Lambda CDM模型擬合到宇宙微波背景中，物理學(xué)家可以預(yù)測(cè)哈勃常數(shù)的值，哈勃常數(shù)實(shí)際上不是一個(gè)常數(shù)，而是描述宇宙當(dāng)前膨脹率的測(cè)量值。
但是Lambda CDM模型并不完美。科學(xué)家通過(guò)測(cè)量到星系的距離計(jì)算出的膨脹率，與Lambda CDM中描述的使用宇宙微波背景的觀測(cè)結(jié)果的膨脹率并不一致。天體物理學(xué)家稱這種分歧為哈勃張力。

宇宙膨脹的速度比流行的宇宙學(xué)模型預(yù)測(cè)的要快。(圖片鳴謝:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局)
哈勃張力
在過(guò)去的幾年里，我一直在研究如何解釋這種哈勃張力。這種緊張可能表明Lambda CDM模型是不完整的，物理學(xué)家應(yīng)該修改他們的模型，或者它可能表明研究人員是時(shí)候提出關(guān)于宇宙如何工作的新想法了。對(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，新想法總是最令人興奮的事情。
解釋哈伯張力的一個(gè)方法是，在宇宙的晚期，藉由改變低紅移下的膨脹率，來(lái)修正蘭姆達(dá)CDM模型。像這樣修改模型可以幫助物理學(xué)家預(yù)測(cè)什么樣的物理現(xiàn)象可能導(dǎo)致哈勃張力。
例如，也許暗能量不是一個(gè)宇宙常數(shù)，而是引力以新的方式發(fā)揮作用的結(jié)果。如果是這樣的話，暗能量將隨著宇宙的膨脹而演化——而宇宙微波背景(它顯示了宇宙在誕生后幾年的樣子)將對(duì)哈勃常數(shù)有不同的預(yù)測(cè)。
但是，我的團(tuán)隊(duì)的最新研究發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)家不能僅僅通過(guò)改變宇宙后期的膨脹率來(lái)解釋哈勃張力——這一整類解決方案都存在不足。
為了研究什么類型的解決方案可以解釋哈勃張力，我們開(kāi)發(fā)了統(tǒng)計(jì)工具，使我們能夠測(cè)試改變宇宙后期膨脹率的整個(gè)模型類別的可行性。這些統(tǒng)計(jì)工具非常靈活，我們用它們來(lái)匹配或模擬不同的模型，這些模型可能符合對(duì)宇宙膨脹率的觀察，并可能為哈勃張力提供一個(gè)解決方案。
我們測(cè)試的模型包括進(jìn)化的暗能量模型，暗能量在宇宙的不同時(shí)間有不同的作用。我們還測(cè)試了相互作用的暗能量-暗物質(zhì)模型，其中暗能量與暗物質(zhì)相互作用，以及修改的重力模型，其中重力在宇宙中的不同時(shí)間有不同的作用。
但是這些都不能完全解釋哈勃的張力。這些結(jié)果表明，物理學(xué)家應(yīng)該研究早期宇宙，以了解張力的來(lái)源。
這篇文章是在知識(shí)共享許可下轉(zhuǎn)載自《對(duì)話》。