在神秘莫测的宇宙中，数学和观测，可以相互验
简介：我们都知道宇宙一直在膨胀。科学家有很多不同的方法来衡量这种膨胀。好消息是这些方法得到的数量大致相同。坏消息是他们没有得到完全相同的数字。一组方法获得一个数字，另一组方法获得另一个数字。这种差异已经存在一段时间了，而且没有好转。
当这种情况发生时，那将会是有趣的一天，我们对宇宙的理解会迈出一大步，然后宇宙学家会在新的领域继续探索讨论。必定会有新的分歧供他们争论，这个宇宙很宏大，有很多值得研究的地方。
如果扩张速度发生了变化，那将产生深远的影响。这意味着宇宙的年龄不再是我们过一味的那样（我们使用膨胀率来回溯年龄），这意味着宇宙的大小不同了，这意味着事情发生所需的时间是不同的。这意味着在早期宇宙中发生的物理过程其实发生在不同的时间，也许还包括其他影响膨胀率的物理过程。
为什么？因为难以捉摸的宇宙就曾证明我们错了。自1990年代以来，我们知道扩张已经偏离了常态。天文学家发现，非常遥远的爆炸恒星总是比简单的测量显示得更远。因此他们认为宇宙现在膨胀得比以前更快，而这又可推导出暗物质的存在------一种加速宇宙膨胀的神秘实体。
这个函数关系似乎适用于超长距离的物理测量，所以我们以埃德温·哈勃的名字命名为哈勃常数，或H0（读作“H naught”），因为哈勃是最早提出这个关系的人之一。它是以千米每秒每百万秒差距（或每固定距离的速度—越远移动速度越快）这样一个奇怪单位来测量。
想象一下，你正站在森林的边缘，面前正对一棵树。视野里只看到了这一颗树，因为你离得非常近。只要往后退几步，就能看到更多的树，再退后几步，入眼即是森林。
阿塔卡马宇宙望远镜对早期宇宙进行大规模调查的一部分，此结果显示了大爆炸留下的辐射的微小温度波动，这些变化最终形成了星系，恒星和你。图源：阿塔卡马宇宙望远镜合作项目
观察非常遥远的物体，我们能看到的只是它们的过去，彼时宇宙还很年轻。如果宇宙的膨胀率在当时（比如120亿-138亿年前）与现在（不到10亿年前）不同，我们可以得到H0的两个不同的值。或者，宇宙的不同部分正在以不同的速度膨胀。
简而言之，宇宙一直在膨胀。我们也有众多的方法来监测宇宙扩张。好消息是所有方法测得的膨胀系数是大体一致的，但坏消息是这些数值互不相等。一组方式测得同一个数值，换另一组方法则得到另一个数值。
好的，现在让我们回顾一下，早在100年前，人们就知道宇宙在膨胀，观测到星系在向远离我们的方向移动，并且离得越远的星系移动速度越快。据我们所知，星系到地球间的距离于其远离地球的速度有紧密的联系。比如说，一个1百万秒差距*（缩写是Mpc）外的星系以每秒70公里的速度离开地球，那么2百万秒差距外的星系就是以两倍的速度（140千米/秒）远离。
BY: Phil Plait
新发表的论文使用了一种称为表面亮度波动的冷却方法。名字花哨实际上却直观地说明了方法。
是的，所有都是一团糟。要么是我们不太懂宇宙的运行规律，要么是我们测量错了。无论哪种方式，都只会带来痛苦，更难过的是我们也不知道到底错在哪里。
如果硬要我给个说法的话，我想后一个猜测更有可能。
据最近新发表的一篇论文，作者使用了一种巧妙的方法来测量附近星系的膨胀。论文的发现和其他注重“邻近物体”方法的结果不谋而合。这可能对于进一步认识宇宙有帮助也可能没有。
在某种程度上，上述数据不同是意料之中的。但这再次证实了我们在测量时错过了一些重要的东西。
椭圆星系IC 2006，距离地球约6500万光年。图片来源：欧空局/哈勃和美国宇航局 致谢：朱迪·施密和J. 布雷克斯利（自治领天体物理天文台）。科学认证：M. 卡罗洛（苏黎世联邦理工学院，瑞士）
文章来源：《应用数学学报》 网址: http://www.yysxxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0531/1655.html