宇宙有多大？宇宙是怎么诞生的 - {$web_name} 但我们朝任何一个方向望去时

宇宙有多大？宇宙是怎么诞生的
（神秘的地球uux.cn报导）据新浪技术（匀琳）：我们都得知，宇宙浩瀚无穷。但我们朝任何一个方向望去时，宇宙最遥远的可见区域大约在460亿光年之外。但这实际上，还只025华晨宇专题我们的一个最佳估计，由于没有人确切得知，宇宙到底有多大。
自大爆炸以来，宇宙一直在膨胀，但膨胀的速度有多快？这个答案或许揭示，我们一直以来，自觉得对物理学的一切理解，实际上是错的。
我们能目睹的最遥远距离，是自宇宙大爆炸之后光研究的距离（或者更精确地来说，是从宇宙大爆炸中抛射出来的微波辐射）。大约138亿年前，宇宙在一场大爆炸中诞生，自此之后，宇宙一直在膨胀。但是由于我们并不得知宇宙的真正年龄，我们也就很难确定在我们看不见的范围之外，宇宙到底膨胀到了什么程度。
天文学家曾使用使用“哈勃常数”来确定宇宙的官方网友热议体验膨胀程度。这是当前宇宙膨胀速度的一个度量，哈勃常数可以确定宇宙的规模，含有宇宙的大小和年龄。
我们不妨把宇宙类比称一个正膨胀的气球。当恒星和星系（好比气球表面的斑点）越来越快地远离彼此时，它们之间的距离也越来越大。从我们眼中看去，就是某个星系离我们越是遥远，它黯淡下去的速度也就越快。
不巧的是，天文学家测量哈勃常数的次数越多，我们基于对宇宙的理解所兴办的预测便越站不住脚。一种测量方法直接给了我们一个确定的值，而另一种测量方法（取决于我们对宇宙其他参数的理解）则给出了各异的结局。要么这两种测量方法都是错的，要么就是我们对宇宙的理解存在缺陷。
但是如今，科学家们相信，他们离答案不远了。自然，这一切，离不开旨在知晓哈勃常数之本质的新评测和观察结局。
身为宇宙学家面临的考验实际上是一个工程考验：我们如何才能尽或许精确、精确地测量这个常数？今日系统更新测评要解决这个考验，不只需要获得测量的资料，还是以尽或许多的方式交叉测试测量方法。从一个科学家的角度来看，这更像是将拼图完整地拼凑起来，而非破解谜团。
天文学家埃德温·哈勃在1929年对哈勃常数开展了首次测量，这个常数也正是以埃德温·哈勃的名字命名。首次测量将哈勃常数定为500km/s/Mpc，或者310miles/s/Mpc。Mpc强调百万秒差距，一个宇宙距离尺度，大约相当于326万光年的距离。500km/s/Mpc，即意味着，距离地球的距离每增多一个百万秒差距，星系远离我们的速度便加快500千米每秒。
在哈勃首次估测宇宙膨胀率后的一个多世纪中，这个数值曾一次又一次地被向下修正。如今哈勃常数的值在67km/s/Mpc到74Km/s/Mpc之间。一若干缘由在于，测量的方式各异，哈勃常数也会有所各异。
有关哈勃常数差异的大多数阐释觉得，测量哈勃常数值的权威胡歌消息方法有两种。第一种方法是观察银河系附近星系远离我们的速度，而另一种方法则挑选使用宇宙微波背景（即宇宙大爆炸之后留下的第一束光）。
我们至今仍可以观测到宇宙微波背景。但是，由于宇宙的遥远区域正离我们越来越远，这种光被拉伸成无线电波。上世纪六十年代，因一次偶然的机遇，天文学家首次察觉这些无线电通讯。这些无线电通讯也让我们有机遇知晓宇宙最初期的样子。
两种互斥力——引力的内向拉力和辐射的外向推力，在宇宙诞生之初，上演了一场宇宙拔河比赛，所形成的扰动，至今仍以微小的温度差异的形式，存在于宇宙微波背景中。
探究人员可以经由这些扰动，测量出宇宙大爆炸后不久，宇宙膨胀的速度，然后将其使用于宇宙学规范模型来推断当下的膨胀速度。这个规范模型，是当下对宇宙起源、宇宙组成以及我们今日所目睹一切的最好阐释。
但是这里存在一个难题。当天文学家使用用第一种方法——观察银河系附近星系远离我们的速度，来测量哈勃常数时，他们得到了一个各异的数值。
假如规范模型是正确的，那么你会觉得两种方法得出的结局——当前的测量结局和从早期观测中推导出的结局，应该是一致的。但是，事实并非如此。
2014年，欧洲航天局的普朗克卫星首次测量了宇宙微波背景中的差异；2018年，又测量了一次。依据普朗克卫星的测量，哈勃常数的值为67.4km/s/Mpc。但是，这个数值，比弗里德曼等天文学家经由观察附近星系得出的测量值，低了9%左右。
2020年，阿塔卡玛宇宙学望远镜对宇宙微波背景的进一步测量，与普朗克卫星的资料具有有关性。这合作科学家从两个方面排除了普朗克卫星存在操控系统性难题的或许。那么，假如宇宙微波背景的测量是正确的，剩下的或许性只能是以下两个中的一个：1）测量附近星系发出的光，这种方法不对；2）宇宙学规范模型需要更改。
天文学家使用的测量方法使用了一种特别类型的恒星：造父变星。大约100年前，天文学家亨丽爱塔·勒维特察觉了这种亮度会转变的恒星，转变的周期为几天或几周。勒维特察觉，越明亮的恒星，变亮、变暗然后再变亮所需的时间越长。如今，天文学家可以经由探究这类恒星的亮度脉冲，来精确地判断恒星的真正亮度。经由测量我们在地球上观察到的亮度，再加上光线虽距离增多而变暗，我们可以精确地测量我们与恒星的距离。
弗里德曼和她的团队是率先使用邻近星系中的造父变星来测量哈勃常数的人。他们使用的资料来自哈勃空间望远镜。2001年，他们测量到的哈勃常数值为72km/s/Mpc。
从那之后，经由探究附近星系得出的哈勃常数值一直在72km/s/Mpc上下浮动。另一个也使用造父变星测量哈勃常数的团队，在2019年使用哈勃空间望远镜的资料，得出的结局为74km/s/Mpc。几个月之后，另一组天体物理学家以另一种各异的测量技术（关乎类星体发出的光）得出的哈勃常数值为73km/s/Mpc。
假如这些测量是正确的，这说明宇宙膨胀的速度或许高于宇宙学规范模型下的理论所允许的膨胀速度。也就是说，现有的规范模型——以及我们基于该模型刻画的宇宙本质，都需要升级。当下，答案尚不确定。但假如真的是这样，这将给我们知晓的一切带来深远的作用。
弗里德曼说：“这或许可以告诉我们，我们所觉得的规范模型缺失了某些东西。我们如今还不得知为什么会这样，但这是察觉缘由的一个机遇。”
假如规范模型是错的，那么这或许意味着我们的一些模型——有关宇宙组成的模型，重子（或正常）物质、暗物质、暗能量与辐射的相对量的模型等等，并不相当正确。另外，假如宇宙膨胀的速度的确比我们想象的更快，那么宇宙的年龄或许也比当下公认的138亿年更年轻。
有关哈勃常数值差异的另一种阐释是，我们所在的宇宙若干与其他若干相比，存在各异或特别之处，正是这种区别扭曲了测量结局。也许不是一个完美的比喻，但是你可以这么想，在上坡或下坡的时候，哪怕你用同样的力度踩油门，汽车的速度或加速度转变是不一样的。这不太或许是我们测量到的哈勃常数值差异的一个最后缘由，重大的是我们不能忽视已然为得到这些结局所做的岗位。
但是天文学家觉得，他们已然越来越接近确定哈勃常数值，以及哪一种测量方法是正确的。
弗里德曼说：“令人兴奋的是，我觉得，我们真的能够在相当短的时间里解决这个难题，不管是一年还是两三年。有很多快要呈现的新技术，可以提升我们测量的精确性。最后，难题可以得到解答。”
其中一个新技术在是欧洲航天局的盖亚空间望远镜。盖亚空间望远镜于2013年发射升空，一直在以高精确度测量约十亿颗恒星的位置。科学家正使用一种被称为“视差”的技术，基于这些资料计算恒星之间的距离。当盖亚绕太阳运动时，该望远镜在太空中的有利观测地点也会发生转变。就好比你遮住一只眼睛去看物体，然后再遮住另一只眼睛去看物体，物体的位置看上去会各异。所以，在轨道周期内，盖亚可以在一年中的不另外间观测天体，进而让科学家得以精确计算出恒星远离我们太阳系的速度。
另外一个可以回答哈珀常数值的设备是詹姆斯韦伯空间望远镜。这架望远镜将在2021年末发射升空。詹姆斯韦伯空间望远镜可以经由探究红外波长，开展更好的测量。这样的测量不会受到我们与恒星之间的尘埃的作用。
但是，假如这些新技术依旧察觉哈勃常数值存在差异，那么我们的确需要引入新的物理学了。尽管人们也已然提出很多理论来阐释这种差异，但都无法完全阐释我们目睹的一切。每个潜在理论都有不足。例如，有人提出，早期宇宙中或许存在另一种辐射，但我们已然精确测量了宇宙微波背景，所以这个或许性差不多为零。另一种观点是，暗能量或许会随时间而转变。
这似乎是一个相当有前景的假设，但是当下，暗能量如何随时间转变或许也面临其他限制。暗能量似乎只能以一种不自然的方式随时间转变，看起来也期盼渺茫。还有一个阐释是，早期宇宙中存在暗能量，之后这些暗能量又消失了。但是，我们没有显著的理由，可以阐释为什么暗能量起初存在而后又消失。
所以，科学家们不得不持续探索新的或许性，阐释眼下发生的一切。尽管如今我们还不得知合理的阐释是什么，但这并不意味着以后不会有合适的想法呈现。