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標題: 宇宙膨脹不一致？ [打印本頁]

作者: akai813 時間: 2020-6-2 06:16 PM 標題: 宇宙膨脹不一致？

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。

撰文／撰文／潘尼克（Richard Panek）
翻譯／翻譯／李沃龍

重點提要
■ 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。
■ 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。
■ 兩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凝視一片空曠的孤寂。此外，正確的H0值可以幫助我們闡明驅動宇宙加速膨脹的暗能量本質。

到目前為止，從早期宇宙往後測量可得知特定的H0值，而從現今宇宙向前追溯可測得另一個數值。這種情況在科學中並不罕見。一般狀況下，這樣的差距經更嚴格的檢視後會逐漸拉近；正是這樣的預期，使得宇宙學家在過去十年中仍能安心堅持原本的信念。但是這差距逐年變大，兩種測量方法的結果越來越難以調和。現在科學家終於在處理此問題上達成共識。

所有人都不認為宇宙學標準模型完全錯誤，儘管必然有某些事出了差錯，或許是觀測結果，又或許是對觀測結果的詮釋，但這兩種狀況不太可能都出錯。同樣不太可能發生、又逐漸沒那麼難以想像的是，我們還有最後一個選項：宇宙學模型本身確實出現了一些問題。

星系遠離中

在人類大部份歷史中，宇宙起源的「研究」都與神話相關——涉及「太初」這一主題的各種變化。1925年，美國天文學家哈伯（Edwin Hubble）宣佈自己解決了數百年來關於散佈在天空中的雲霧狀天體（即所謂的「星雲」）謎團，因而把宇宙起源的研究往經驗主義邁進了一步。究竟那些星雲是否在滿佈恆星的天幕內形成呢？若真的如此，最強大望遠鏡所見的那幅恆星天幕或許就是宇宙整體。但若那些星雲是類似我們銀河系這樣的「島宇宙」呢？哈伯發現，至少有一個星雲就是如此，即今天稱為仙女座星系的天體。

此外，當哈伯觀測其他星雲發出的光時，發現那些光的波長往可見光譜的紅色端偏移，亦即「紅移」，這代表那些光源都正遠離地球。（光速恆定，但光的波長改變了，波長則決定顏色。）1927年，比利時物理學家兼牧師勒梅特（Georges Lemaitre）注意到一種模式：距離越遠的星系，其紅移越大；而星系距離越遠，退行速度就越快。1929年，哈伯也獨立得出同樣的結論：宇宙正在膨脹當中。

膨脹的源頭是什麼？若把宇宙的向外擴張反轉，最終將回歸到一個類似某種誕生事件的起點。一些理論學家幾乎立刻提出了時空爆發的說法，這起點後來稱為（最初貶義十足的）「大霹靂」。由於這概念聽來太過神奇，加上數十年來缺乏實際證據，大多數天文學家並不重視。這情況直到1965年才發生變化，當年5月的《天文物理期刊》同時發表了兩篇相關論文：第一篇由美國普林斯頓大學的四位物理學家撰寫，預測宇宙從太初火球誕生後遺留下來的溫度，第二篇則由貝爾實驗室的兩位天文學家報告此溫度的測量結果。

貝爾實驗室的無線電波天線記錄到從天空各個方向而來的一層輻射，這輻射後來稱為「宇宙微波背景」（CMB）。從中測得的溫度比絕對零度高出三度，雖然並不完全吻合普林斯頓大學四位物理學家的預測，但這首次測量已相當接近，學界迅速在大霹靂的解釋上達成共識。1970年，曾受哈伯指導的桑達吉（Allan R. Sandage）在《今日物理》上發表一篇頗具影響力的論文〈宇宙學：兩個數字的搜尋〉，這主題實際上確立了這個新學門未來幾十年研究計畫的走向。桑達吉表示，第一個數字是宇宙目前的膨脹速率——哈伯常數，而第二個數字則是宇宙膨脹減慢的速率，即減速參數。

加速與減速

<科學家首先確立了第二個數字。自1980年代後期開始，兩組研究團隊著手使用共同的假設與工具來測量減速參數。這假設認定在散佈著物質的膨脹宇宙中，所有物質都藉由重力吸引與其他物質相互拉扯，宇宙膨脹勢必會減慢。共同的工具則是Ia型超新星，天文學家認為這類爆炸的恆星可當做「標準燭光」；每一個光源的發光功率都相同，其亮度可用於比較不同光源的相對距離。（當你遠離一顆功率固定的燈泡時，它會顯得越來越暗，如果你知道它的功率是60瓦特，就可以推算出它與你之間的距離。）倘若宇宙膨脹真的如同天文學家所假設的變慢，那麼比起宇宙以固定速率膨脹時，遠方的超新星將以較慢速度遠離，因此變暗程度也較不明顯.......

作者: jerryaae 時間: 2020-6-10 09:06 PM

宇宙膨脹好像變成跟現在完全想像不到的樣子
到底會長怎樣還真的不知道

作者: peter1587340327 時間: 2020-6-28 12:16 AM

重點提要
■ 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。
■ 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。
■ 兩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。

作者: aocaoc 時間: 2020-10-21 01:25 AM

阿如果宇宙膨脹不移置那我們不就完蛋了

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