哈勃发现宇宙膨胀的证据是（两次哈勃常数测量结果不一致）

作者：文/虞子期

关于宇宙是如何开始的，宇宙大爆炸理论是主要解释方式。如果用一句简单的话来表述：宇宙是从一个小的奇点开始，而后经过138亿年的时间，慢慢膨胀成我们现在看到的宇宙。对于宇宙大爆炸理论的理解，我们主要是通过数学公式和模型，然后通过宇宙微波背景看到扩张的“回声”。但是，也有一些理论家认为有其他可能的解释。

根据一项新的研究结果来看，宇宙的实际扩张速度和我们之前所预期的并不一致，这同时也意味着：一些新的物理学内容，需要天文学家们纳入关于宇宙运作的相关理论中。修订之后的宇宙扩张速度，比之前大爆炸后不久所观测到的宇宙轨迹预测速度要快10%左右。

这项研究也将这种差异是巧合的可能性降低了，从三千分之一到十万分之一，这种错配正在持续增长，现阶段已发展到不能视为侥幸的情况。Riess是2011年的诺贝尔物理学奖获得者，早在20世纪90年后期，就曾表示宇宙的扩张速度正在增长。虽然目前还没弄清到底是什么促成了这样让人意外的加速，即使很多天文学家由此引用了一种叫做暗能量的神秘物质。

CMB（宇宙微波背景）的辐射充满了整个宇宙，它们可以在各个方向被探测到。CMB辐射告诉我们宇宙的年龄和构成，并提出必须回答的新问题。我们肉眼是无法看到微波的，需要通过仪器去观察。宇宙在大爆炸之后不久形成，CMB代表着能检测出的最早辐射，天文学家们把CMB形容成看到阳光穿透阴云密布的天空。

在CMB辐射的全天空图像中，北半球没有南半球那么红，南半球看着更暖和一些。当眺望深空，进而深入时间。电文学家们看到了CMB辐射的饱和空间，开始于大爆炸后约378000年。宇宙在创建CMB之前，是一个热而密集且不透明的等离子体，这里包含了能量和物质。处在这个空间的光子也无法实现自由移动。所以，并没有光可以从这些早期的光中逃脱出来。

想要计算出宇宙随着时间膨胀的速度，天文学家们的计算需要涉及到三个基本步骤，然后得出一个被称为哈勃常数的值，这些步骤的终极目是建立一个强大的“宇宙距离阶梯”。测量附近星系的准确距离是首先需要进行的步骤，然后以此类推的移动到更远的星系。

这个“阶梯”可以对不同类型的天文物体进行一系列测量，因为具有固定的亮度，所以研究人员可以通过它计算得出距离值。在这项研究中，Riess和同事们通过哈勃太空望远镜研究了大麦哲伦星云（银河系卫星星系之一的LMC）中的70颗造父变星。它们会以可预测的速率变亮和变暗，从而让天文学家们可以计算出距离。

变星并不止一种，但对于测量哈勃常数最有用的只有一种，那就是恒星变量。这些特殊的恒星一般会在1到100天的时间范围里改变自己的光速，在这之中，Polaris是这一组中最特别的成员之一。天文学家们正是通过测量恒星的光速变化来测量这些恒星。

但是，造父变星并不是适合用来测量宇宙的距离，它们往往位于尘土飞扬的区域，因为从我们的角度看来非常微弱，所以在较远的区域很难发现。后来，其他技术出现了补充造父变星测量，比如Tully-Fisher关系，就是螺旋星系的光速和其旋转速度之间的相关性。当知道漩涡星系的旋转速度之后，就可以判断它的内在亮度。

Araucaria项目的观察也被Riess和他的团队纳入参考，这个项目涉及范围较广，包括欧洲、美国和智利的多位研究成员，除了这个项目本身以外，同时还研究了各种LMC双星系统，也由此观察到，当一颗恒星在邻居面前经过时会发生变暗的现象。这个发现提供了额外的距离测量方法，为团队对造父变星内在的亮度理解提供了很大的帮助。

为了计算出宇宙当前的膨胀率，即哈勃常数，科学家们利用了所有能用到的相关信息：每兆比约为74.03公里（46英里），一个百万分之一大约等于326万光年。对于这个数字的不确定性，研究员表示仅为1.9%。从2001年的约10%和2009年的5%下降，这也是到目前为止，通过这样的方法计算得出的最低不确定性值。

Riess表示，这并不是表面看上去那么简单，并不仅仅是两个不同的实验结果。因为，我们正在测量的本就是根本不同的东西。就像我们现在看到的这样，一个是在衡量宇宙当前的扩张速度；而另一个则是基于早期宇宙物理学的预测基础之上，以及它理论上应该在多大的程度上进行扩展测量。如果这些无法统一观点，那么就很可能在连接两个时代的宇宙模型中遗漏一些重要的东西。

哈勃是一位专门研究距离我们遥远星系的美国天文学家，这个常数首先便是由Edwin Hubble（哈勃太空望远镜的同名）提出来的。哈勃的初步计算经过这么多年的科学进步得到了很大的改进，所用到的敏感望远镜也越来越多，这其中就包括盖亚和哈勃望远镜，以及其他根据测量推断出恒定值的望远镜。宇宙中的恒定的背景温度（宇宙微波背景），有时候也被称为宇宙大爆炸的“余晖”。

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