宇宙出大問題了？諾獎得主重建宇宙階梯，時空中或存在一無所知的東西！

宇宙的年齡究竟有多大？或者說，宇宙大爆炸究竟是在什麼時候發生的？如果你對天文學一往情深，你就能輕啟朱唇，含情脈脈地說出138億年這個銷魂的宇宙年齡；而如果你和天文學已情意綿綿，漸入佳境，你對「137.98 ± 0.37億年」這個數值可能就不會陌生了，這是2013年普朗克衛星得到的最佳觀測結果。

不過，最近由諾貝爾物理學獎得主、美國天體物理學家亞當·里斯（Adam Riess）領導的一項研究卻發現，宇宙可能出大問題了，其膨脹速度比科學家們此前計算的整整提高了9%，這就意味著宇宙可能比我們想像的更加年輕。根據研究人員的最新估算，宇宙的年齡實際應該是在125億年到130億年之間——突然之間就年輕了這麼多，宇宙聽到後一定會歡呼雀躍，愁眉頓舒——年輕就是有力量，長都要長得快一些！

計算宇宙年齡的關鍵在於準確測量宇宙的膨脹速度，如果我們知道宇宙中所有星系都在以某個速度相互遠離，我們就可以估算出它們當初緊密地聚集在一起是在什麼時候——大爆炸由此拉開序幕，時間和空間也由此誕生。

里斯領導的團隊一直在觀測宇宙中的標準燭光——遙遠的Ia型超新星，發現了宇宙正在加速膨脹的證據，並因此獲得了2011年諾貝爾物理學獎。近年來，里斯的團隊利用哈勃望遠鏡，對大麥哲倫星雲中的70顆亮度周期性變化的恆星，宇宙中離我們更近的另一種標準燭光——造父變星進行了觀測。研究人員通過對這些變星距離的精確測量，重建了宇宙距離階梯——就像我們在距離地球較近的太空中製造了一把更準確的尺子，然後用它去測量更加遙遠的距離。

經過對造父變星的多年觀測，里斯團隊算出了哈勃常數的最新數值——即宇宙隨時間膨脹的速度——是74千米/秒/百萬秒差距。意思就是說，星系離我們的距離每增加100萬秒差距（326萬光年），它遠離我們而去的速度就會增加74公里/秒；換句話說，宇宙空間正在以這個速度不斷膨脹，從而讓所有星系都不得不跟著一起相互遠離。就像你在氣球上粘上一些硬幣，隨著氣球越吹越大，硬幣之間的距離也會不斷變大，而它們互相遠離的速度，就是氣球的「哈勃常數」。

這個數值和通過另一種方法得到的宇宙常數差距很大。這種方法就是利用衛星對早期宇宙進行觀察，通過在X射線和微波波段對高紅移星系團的觀測，宇宙微波背景輻射各向異性的測量，以及光學調查等，科學家們綜合測定的哈勃常數為67千米/秒/百萬秒差距左右。

67還是74？這絕對是一個大問題！一個是基於目前宇宙測量獲得的宇宙膨脹速度，一個是基於早期宇宙的測量，由於觀測技術和手段的不斷改進，這兩個數值應該說都是越來越準確，那麼它們之間的差異或矛盾究竟應該如何解決呢？

造父變星亮度的周期變化

里斯和一些科學家認為，這兩種估算應該都是正確的，這就意味著宇宙在膨脹中出現了大問題，必須有新的「物理學」來解釋這種差異。「要麼我們犯了一些我們無法找到的錯誤，要麼宇宙中還有一些我們沒有找到的東西。」

目前的猜想是，宇宙大爆炸後不久，還發生了第三次暗能量事件，促使宇宙膨脹速度超過了科學家們的預測；或者宇宙中還有一種新的亞原子粒子，其移動速度接近光速，導致了宇宙更快速地膨脹，這些快速粒子可以稱為「暗輻射」，其中包括我們已知的中微子；還有一種可能就是，暗物質與正常物質、輻射的相互作用，比我們以前假設的更加強烈，從而推動宇宙膨脹加劇。

去年10月，科學家們已經提出，還有第三種方法可以測定哈勃常數，那就是引力波事件的信息。隨著引力波干涉儀的不斷升級，科學家們剛剛才信心滿滿地表示，未來已經可以每周都探測到引力波事件了。相信通過測量哈勃常數這一影響我們宇宙根本的重要數值，科學家們將揭開越來越多的宇宙奧秘。

戴維科學公眾號：xudewen028，最新、最前沿、最有趣！

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！