文 |有风

现代物理学界最近有点热闹，宇宙膨胀速率的测量结果出现了大矛盾。

这个被称为"哈勃张力"的难题，让不少物理学家开始怀疑我们一直依赖的标准宇宙学模型可能存在根本性缺陷。

宇宙膨胀速度之争，两种测量方法的"打架"

埃德温·哈勃在1929年发现宇宙在膨胀，哈勃常数就是描述这个膨胀速率的关键参数。

现在测量哈勃常数有两种主流方法，结果却对不上。

用造父变星和Ia型超新星这些晚期宇宙天体测量，得到的数值大概在73-74km/s/Mpc。

而通过普朗克卫星观测宇宙微波背景辐射，基于标准宇宙学模型推算出来的结果却是67km/s/Mpc左右。

这两个结果差得不是一星半点，统计学上已经超过6σ的置信度，也就是说不太可能是偶然误差造成的。

一开始科学家觉得可能是测量过程哪里出了问题，比如校准环节有漏洞。

但像SH0ES团队这样的研究组持续追踪超新星数据，精度越来越高，这个差异却一直存在。

标准宇宙学模型也就是ΛCDM模型，从90年代开始就被学界广泛接受。

它把暗物质、暗能量这些要素都整合进去，解释了不少宇宙现象。

但这次的哈勃张力，让这个模型的权威性开始动摇。

引力透镜时间延迟法，破解分歧的新钥匙

解决这个争论需要独立的第三方测量方法，引力透镜时间延迟法就成了香饽饽。

这个方法的原理其实就是爱因斯坦广义相对论的应用，大质量天体比如星系会弯曲周围的时空，让背景天体的光线发生偏折。

当背景是类星体这种亮度会变化的天体时，不同路径的光线到达地球的时间会有差异，这个时间差就和宇宙的几何结构、膨胀速率直接相关。

1979年发现的双类星体Q0957+561，是人类首次观测到的引力透镜系统，从那以后这个效应才真正进入实际应用阶段。

TDCOSMO国际合作组最近就用这个方法搞出了大新闻，他们分析了8个强引力透镜系统，结合了20年的地面观测数据和韦伯望远镜、VLT等先进设备的空间观测结果。

韦伯望远镜的NIRSpec和VLT的MUSE仪器提供了透镜星系的高精度恒星运动数据，这大大降低了之前因为质量分布模型不准带来的误差。

这个方法以前也用过，但早期误差太大。

2014年H0LiCOW团队第一次用这个方法时，误差还在10%左右。

这次TDCOSMO团队把误差压缩到了5%以内，这就让结果有了真正的说服力。

他们测出来的哈勃常数值支持了晚期宇宙观测的较高数值，和宇宙微波背景辐射的结果还是对不上。

TDCOSMO团队的弗雷德里克·库尔宾教授说得很直接，"引力透镜时间延迟法不需要复杂的校准链条，是解决这个差异的关键判决者。"

这话可不是随便说的，毕竟现在三种独立方法里有两种都指向高哈勃常数，标准模型的处境有点尴尬。

标准宇宙学模型这次可能真的遇到麻烦了，超新星观测、引力透镜时间延迟法都支持高哈勃常数，只有基于ΛCDM模型的宇宙微波背景辐射结果是低的。

这暗示模型对宇宙早期演化的描述可能存在偏差，科学家们开始琢磨各种新物理机制，比如早期暗能量、额外的相对论性粒子，甚至是在大尺度上修正引力理论。

ΛCDM模型虽然成功解释了不少现象，但它本身就有很多悬而未决的问题。

暗物质的本质是什么？暗能量又是怎么来的？

这些根本问题都没解决，现在哈勃张力又给它添了一道裂痕。

欧盟最近启动的RedH0T项目砸了1200万欧元，支持莉西娅·维尔德、弗雷德里克·库尔宾这些科学家深入研究。

他们计划未来5年测量50个以上的引力透镜系统，希望能把问题彻底搞清楚。

物理学史上这种范式转变其实不少见，从牛顿力学到相对论，从经典力学到量子力学，每次都是旧理论解释不了新现象，最后催生了更完善的理论。

哈勃张力说不定就是宇宙学进入"后ΛCDM时代"的序幕，随着观测数据越来越多，物理学家可能不得不修正现有的理论框架。

新物理的发现可能会彻底改变我们对宇宙的认知，比如早期暗能量的存在，说不定会揭示宇宙大爆炸后极早期的未知阶段，或者改变我们对"真空能量"的理解。

现在能做的就是关注RedH0T这些项目的后续进展，说不定在未来几年，我们就能见证人类揭开宇宙膨胀之谜，甚至重写物理学教科书的历史性时刻。

宇宙的真相往往比我们想象的更复杂，也更有趣。