關(guān)于天文測(cè)量的爭(zhēng)論開(kāi)始于我們?nèi)绾卫斫庥钪娴娜嫖C(jī)。兩個(gè)數(shù)據(jù)集，一個(gè)來(lái)自近140億年前的新生宇宙，另一個(gè)來(lái)自我們今天看到的恒星，它們對(duì)一個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題產(chǎn)生了矛盾的答案：宇宙膨脹的速度有多快？

答案之間的差距只有9%，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)每個(gè)數(shù)據(jù)集的估計(jì)不確定性。

研究人員對(duì)這一差距的每一方都稱(chēng)之為“緊張”，并在密切關(guān)注他們的觀察結(jié)果的有效性。這種緊張是科學(xué)幻想和噩夢(mèng)的素材。它暗示，在某種程度上，我們對(duì)自然規(guī)律的理解可能有根本的缺陷，對(duì)物理學(xué)有潛在深遠(yuǎn)的影響，甚至可能是所有事物的命運(yùn)。

約翰霍普金斯大學(xué)的天體物理學(xué)家Adam Riess和太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的一位科學(xué)家說(shuō)：“如果緊張不是僥幸，也不是測(cè)量誤差，那就意味著我們的模型中缺少了一些東西?！薄盀樵缙谟钪孀鲞@個(gè)測(cè)量，然后把它與今天的比較是對(duì)我們關(guān)于宇宙構(gòu)建的整個(gè)故事的一個(gè)端到端的測(cè)試。問(wèn)題是，如果有什么東西不適合，我們不知道故事到底在哪里發(fā)散?！?/p>

宇宙膨脹率問(wèn)題的答案是哈勃常數(shù)，它是由天文學(xué)家埃德溫哈勃命名的，他在20世紀(jì)20年代發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹。星系以與它們的距離成比例的速度從我們處退去，越遠(yuǎn)越快。哈勃常數(shù)是宇宙距離和速度之間的關(guān)系。

但這樣做不僅揭示了天文學(xué)家的興趣，而且對(duì)宇宙學(xué)家和物理學(xué)家也有興趣。因?yàn)槌Ａ看碛钪骈L(zhǎng)歷史中任何特定時(shí)刻的膨脹率，隨著時(shí)間的推移測(cè)量其值提供了宇宙如何在億萬(wàn)年上演化的廣闊的視野，給研究者提供了我們宇宙起源和未來(lái)的關(guān)鍵線索。

不知何故被空虛召喚，數(shù)十億個(gè)向外奔跑的星系也感受到后視鏡中所有東西的集體引力，試圖把它們拽回來(lái)。哈勃常數(shù)反映了宇宙中所有物質(zhì)的總和和作用在重力上的力，或者重力是否會(huì)最終贏得銀河系拔河。

宇宙的內(nèi)容最終可能會(huì)逆轉(zhuǎn)一個(gè)叫做“大緊縮”的場(chǎng)景，在這個(gè)場(chǎng)景中，重力把一切都拉回到一個(gè)無(wú)限熱和稠密的點(diǎn)，就像誕生大霹靂一樣。

或者宇宙可能無(wú)限地穩(wěn)步擴(kuò)展，越來(lái)越冷，無(wú)精打采，在一個(gè)“大寒戰(zhàn)”，提供無(wú)限的空間和時(shí)間，但最終很少做?；蛘哂钪媾蛎浛赡軙?huì)急劇加速，變得如此不規(guī)則，以至于它的所有騎手都要賠錢(qián)。這樣一個(gè)加速的宇宙可以分裂星系，然后恒星，然后行星，原子和亞原子粒子，直到即使是現(xiàn)實(shí)的織物本身在它的縫隙分裂在一個(gè)“大撕裂”，幾乎沒(méi)有留下任何東西。宇宙會(huì)在火、冰或空虛中結(jié)束嗎？哈勃常數(shù)知道，但是在緊張得到解決之前，答案是不清楚的。

“這是宇宙學(xué)參數(shù)中最重要的，”芝加哥大學(xué)的天體物理學(xué)家Wendy Freedman說(shuō)，她的職業(yè)生涯一直在追求哈勃常數(shù)。“它是錨，因?yàn)樗鼘?duì)最大數(shù)量的事物有最高的影響。這是一個(gè)真正重要的測(cè)量?！霸?0世紀(jì)90年代和2000年代早期，弗雷德曼領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)團(tuán)隊(duì)，用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡提供了當(dāng)時(shí)常數(shù)最好的測(cè)量值。其他人則在不斷改進(jìn)。

在過(guò)去的十年里，里斯一直處于這一努力的最前沿，帶領(lǐng)著一組天文學(xué)家們?cè)诘孛婧吞罩惺褂猛h(yuǎn)鏡，以進(jìn)一步改進(jìn)哈勃常數(shù)的估計(jì)，這是一個(gè)叫做“Se0ES”的項(xiàng)目（不要問(wèn)）。

SHOES的選擇目標(biāo)是被稱(chēng)為Ia型超新星的爆炸恒星。這些爆炸的恒星在整個(gè)宇宙中閃耀著幾乎相同的亮度，使之成為理想的“標(biāo)準(zhǔn)蠟燭”來(lái)測(cè)量與其他星系的距離。通過(guò)知道一種IA到底是多么明亮，而在望遠(yuǎn)鏡中看起來(lái)是多么明亮，科學(xué)家們可以計(jì)算出地球和那遙遠(yuǎn)的恒星災(zāi)難之間有多少空間。它們還可以測(cè)量超新星的紅移，這是超新星和地球之間的空間擴(kuò)展將超新星的光延伸到更長(zhǎng)、更紅的波長(zhǎng)的方式。然后，他們通過(guò)比較宇宙中分散的許多超新星的紅移和亮度來(lái)估計(jì)膨脹率。然而，為了校準(zhǔn)它們的超新星測(cè)量，SHOES團(tuán)隊(duì)還使用另一種標(biāo)準(zhǔn)蠟燭：造父變星，其周期性地相對(duì)于它們的光度脈動(dòng)，并在銀河系附近提供優(yōu)越的距離測(cè)量。

對(duì)超新星和造父變星數(shù)據(jù)的配對(duì)使SUEES團(tuán)隊(duì)能夠更穩(wěn)定地估計(jì)哈勃常數(shù)，將測(cè)量誤差的誤差從2009的5%降低到2016的2.4%。他們最近的努力，使用新的和改進(jìn)的來(lái)自歐洲航天局（EASA）GaAI航天器的造父距離數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，將不確定性降低到2.2%。多年來(lái)，SU0S團(tuán)隊(duì)對(duì)哈勃常數(shù)的計(jì)算一直保持著非常一致：根據(jù)超新星和造父變星，宇宙以每秒73.5公里每秒的速度擴(kuò)張（大約330萬(wàn)光年）。也就是說(shuō)，在我們和另一個(gè)星系之間的每330萬(wàn)光年的空間中，后者會(huì)從我們這里退回73.5公里每秒的速度更快。

緊張局勢(shì)出現(xiàn)在另一個(gè)ESA飛船普朗克的獨(dú)立測(cè)量中。從2009到2013，普朗克創(chuàng)造了前所未有的詳細(xì)的宇宙微波背景圖（CMB），宇宙大爆炸的原始火球余輝從宇宙只有380000歲。普朗克團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)對(duì)聲波的大小和運(yùn)動(dòng)的模擬，得出了哈勃常數(shù)從過(guò)去的時(shí)代開(kāi)始，聲波應(yīng)該在充滿早期宇宙的帶電粒子湯中蕩漾。

接下來(lái)，他們將這些估計(jì)與印在CMB上的實(shí)際回聲進(jìn)行比較。該比較提供了CMB的距離和其特征的標(biāo)量維度，允許普朗克團(tuán)隊(duì)以每兆秒每秒僅67.3公里的速度來(lái)計(jì)時(shí)原始宇宙的擴(kuò)展速率。這一估計(jì)及其顯著的誤差率僅為1%，主要取決于公認(rèn)的宇宙學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)模型”——一個(gè)粗略的理論結(jié)構(gòu)，它有力地預(yù)言了CMB和當(dāng)代宇宙的許多觀測(cè)特征。

“這就像兒科醫(yī)生測(cè)量和計(jì)算，你的孩子最終會(huì)有六英尺高，但你的孩子最終成長(zhǎng)為六英尺半，”Riess說(shuō)?！斑@意味著其他的事情正在發(fā)生，也許你的孩子有成長(zhǎng)的沖動(dòng)或者注射荷爾蒙。在這種情況下，它是我們最好的宇宙學(xué)模型的物理學(xué)，提供了生長(zhǎng)圖。但是誰(shuí)能說(shuō)我們真的有這個(gè)權(quán)利？“

Riess說(shuō)，現(xiàn)在通過(guò)蓋亞的造父距離測(cè)量再次進(jìn)行了一次測(cè)試，哈勃常數(shù)測(cè)量的統(tǒng)計(jì)概率是7000的一個(gè)。物理學(xué)家通常認(rèn)為在達(dá)到統(tǒng)計(jì)似然的百萬(wàn)分之一范圍內(nèi)的測(cè)量是有意義的；目前，SUEES的結(jié)果仍然沒(méi)有達(dá)到那個(gè)崇高的標(biāo)準(zhǔn)，而是越來(lái)越接近。同時(shí)，普朗克團(tuán)隊(duì)也沒(méi)有讓步，團(tuán)隊(duì)成員一致認(rèn)為，其結(jié)果的有效性幾乎是無(wú)懈可擊的。