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时间:2018-11-30 10:14:44 来源:新浪科技 评论:0 点击:0
图为盖亚望远镜拍摄的最新星图。

  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。

  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。”

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