科學人雜誌
宇宙學

宇宙膨脹不一致?

2020-06-01 撰文/潘尼克(Richard Panek)
科學家運用兩種方法測量宇宙膨脹速率,卻得到不同的哈伯常數值。修正宇宙學標準模型或測量方法,可能幫助我們解決這場危機。

重點提要

  1. 天文學家運用兩種方法,反覆測量描述宇宙膨脹速率的哈伯常數,這兩種測量方法產生了棘手的衝突。
  2. 其中一種方法涉及測量晚期宇宙中的超新星與恆星,另一種方法則憑藉大霹靂遺留下來的輻射。
  3. 種測量方法可能都存有問題,會導致相異的結果,但眾人找不到問題所在。另一個可能性則是存有尚未發現的現象,亦即新物理。
到了20世紀末時,宇宙學標準模型似乎已經完備。這模型雖瀰漫著神秘感,充斥許多新奇事物留待進一步研究,但總的來說,所有要素恰如其份地整合在一起:在宇宙的組成中,暗能量(促使宇宙加速膨脹的神秘事物)佔了大約2/3,暗物質(決定宇宙結構如何演變的神秘物質)約佔1/4,而普通物質(過往數十年,這類物質一直被認定為構成我們與行星、恆星、星系和其他事物,進而形成整體宇宙)只佔了4%或5%。全部加總起來,成就了百分百的宇宙。先別急,或更精準說,這麼認定就太急了!近年來,兩種測量宇宙膨脹速率(即哈伯常數H0)的方法得到了明顯不同的結果。假如從現今宇宙開始測量,並往前追溯至越來越早期的宇宙,始終測得特定的H0值。但是若從宇宙最早階段開始測量,並向後推進至現今,則一直測得另一個H0值;其中一個數值意味著宇宙膨脹速率比我們所設想的更快。這種差異在數學上相當微妙,但若把如此微妙的數學差異放大到宇宙整體的時空尺度,通常會產生非常明顯的重大差距。了解宇宙當前膨脹速率可幫助宇宙學家回溯時光,確立宇宙年齡。根據目前理論,宇宙膨脹速率甚至可讓他們預先往後推算,何時星系之間的距離會變得無比遼闊,以致於我們跨出銀河系時僅能...

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