摘要：在宇宙探索的漫漫征途中，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的新观测成果如同一颗重磅炸弹，进一步夯实了物理学领域中一项极为奇特的观测现象——宇宙在其漫长生命周期的不同阶段竟以不同的速率进行膨胀。

在宇宙探索的漫漫征途中，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的新观测成果如同一颗重磅炸弹，进一步夯实了物理学领域中一项极为奇特的观测现象——宇宙在其漫长生命周期的不同阶段竟以不同的速率进行膨胀。

这一令人费解的难题，被学界称为“哈勃张力”。简单来说，“哈勃张力”就是通过不同方法测量出的宇宙膨胀速度不一致，就像两个人用不同尺子量东西得到了不一样的长度结果，这在天文学界引发了激烈讨论，甚至可能改变整个天文学领域的认知。

回溯至2019年，哈勃太空望远镜的测量数据率先证实了这一问题的真实性，犹如吹响了探索该谜题的号角。随后，在2023年与2024年期间，JWST凭借其更为先进的观测技术和更为精确的测量手段，再次对这一差异现象予以了确认，使得该问题愈发凸显于天文学研究的前沿舞台。

而如今，基于JWST在其前两年太空任务中所收集的规模最为庞大的样本数据展开的进一步测量分析，更为有力地证实了这一问题的严峻性与复杂性。据研究人员在12月9日发表于《天体物理学杂志》的论文阐述，尽管新物理学的发展或许有望为解开这一谜团提供可能的解释路径，但这种张力丝毫没有减弱的迹象，反而愈发成为天文学界亟待攻克的一座坚城。

领导此项研究的诺贝尔奖得主、约翰霍普金斯大学的物理学和天文学教授亚当·里斯曾在接受采访时提及相关观点，其表示随着研究深入，愈发认识到导致这种现象的原因绝非望远镜自身缺陷那般简单，而似乎已成为宇宙本身的固有特征。其还强调在未来探索之路上，仍有诸多关键步骤亟待推进，不仅需要更丰富的数据积累，更需全新理论思路与创新性思维的涌现。

在确定哈勃常数（即宇宙膨胀速度的量化指标）的研究进程中，存在两种堪称“金标准”的主流方法。第一种是通过对宇宙微波背景那极其微小的波动进行精密测量。宇宙微波背景乃是宇宙大爆炸发生后38万年所产生的第一缕曙光的古老遗迹。想象一下，宇宙大爆炸就像一场超级大爆炸，爆炸之后产生了很多能量和物质，这些能量慢慢冷却，在38万年的时候就形成了一种微弱的光，这就是宇宙微波背景，它就像宇宙的一张古老照片，记录了宇宙早期的一些信息。在借助欧洲航天局的普朗克卫星成功绘制出这种微波背景辐射的详尽图谱之后，宇宙学家们经过深入分析与推算，得出哈勃常数大约为每百万光年46,200英里，或者表述为约67千米每秒每百万秒差距。这一数值与其他早期宇宙相关的测量结果以及理论预测均保持高度一致，在很长一段时间内被视作对宇宙早期膨胀速率的可靠估算。

第二种则是在相对较近的宇宙距离以及宇宙演化的后期阶段，借助一种特殊的恒星——脉动变星（即造父变星）来进行测量。造父变星属于一类缓慢走向死亡的恒星，其独特之处在于，它们的外层氦气会在吸收和释放恒星辐射的过程中周期性地膨胀与收缩，就像气球一样一会儿变大一会儿变小，从而使得这些恒星宛如遥远天际的信号灯一般，呈现出有规律的闪烁现象。

更为关键的是，造父变星的亮度与其脉动周期之间存在着一种极为紧密的内在联系：当造父变星的亮度增加时，其脉动周期会相应变慢。这一特性使得天文学家们能够通过精确测量造父变星的脉动周期，进而推算出其固有亮度。随后，通过将这种固有亮度与实际观测到的亮度进行细致对比，天文学家们便能够构建起一个名为“宇宙距离阶梯”的测量体系。就好比我们爬楼梯，先确定一个台阶的高度（造父变星的亮度关系），然后一级一级往上爬（测量更远的距离），借助这一阶梯，得以逐步深入窥探宇宙更为遥远的过去，测定更为遥远天体的距离，从而为研究宇宙的膨胀历史提供了极为重要的依据。

在将造父变星的亮度精准锚定到Ia型超新星的爆炸这一标准烛光之后，天文学家们便可依据闪烁恒星的光线在传播过程中被拉伸（即红移）的程度，精确计算出宇宙在特定时期的膨胀速度数值。令人惊讶的是，运用这种方法所得到的哈勃常数约为73千米每秒每百万秒差距，这一数值与通过宇宙微波背景测量所得到的结果相比，远远超出了普朗克测量的误差范围，两者之间存在着显著的差异，由此便构成了所谓的“哈勃张力”谜题。

面对这种令人困惑不已的不一致现象，天文学家们纷纷提出了各种各样的解释假说，其中一部分研究人员致力于仔细排查测量结果中可能存在的系统误差因素，试图从实验观测的角度寻找问题的根源。与此同时，里斯及其团队则通过开展一系列越来越精确、越来越全面的研究工作，不断强化了这一“哈勃张力”现象的存在性与显著性，使得该谜题愈发成为天文学界关注的焦点。

此次新研究无疑是在探索这一谜题的漫长链条中增添了又一个关键环节。该研究涵盖的样本规模约为2019年哈勃研究样本大小的三分之一，通过JWST对样本中的造父变星进行测量，其距离精度能够达到令人惊叹的2%，相较于哈勃望远镜仅8-9%的精度而言，无疑是一项具有重大意义的技术突破与进步。

在与其他用于测量距离的恒星类型（如富含碳的恒星和明亮的红巨星）进行交叉核对之后，新研究得出的哈勃常数值为72.6千米每秒每百万秒差距，这一数值与哈勃望远镜的原始测量值几乎如出一辙，再次确凿地证实了“哈勃张力”现象的存在，也进一步凸显了该谜题的复杂性与挑战性。

究竟是什么因素导致了这种奇特的不匹配现象？目前这仍然是一个笼罩在重重迷雾之中的未解之谜。有相关报道提及，里斯在接受采访时曾无奈表示自己也不知答案。尽管如此，天文学家们之间关于这一问题的讨论与猜测却如潮水般汹涌不息。

一种备受关注的可能性是，在我们现有的对早期宇宙的认知体系中，或许遗漏了某些关键要素。可能存在一种新型的物质成分——早期暗能量。暗能量是一种我们不太了解的神秘东西，它在宇宙中起着推动宇宙膨胀的作用。就好像有一双无形的大手在把宇宙往外拉，让宇宙不断变大。如果在宇宙大爆炸之后的早期阶段存在着一种尚未被发现的早期暗能量形式，它或许会在那个关键时期给予宇宙一个意想不到的强大推动力量，从而导致宇宙在早期与后期的膨胀速率出现差异。约翰霍普金斯大学的宇宙学家马克·卡明科夫斯基在一份声明中如此阐述道，尽管他并未直接参与此次研究，但他的观点也代表了众多宇宙学家在这一问题上的思考方向。

除此之外，还有其他诸多富有想象力的假说被提出，如暗物质可能具有某些特殊而有趣的属性，暗物质也是一种很神秘的物质，它不发光也不吸收光，我们只能通过它对其他物质的引力作用来感知它的存在，它可能有一些特殊性质影响了宇宙膨胀；又或者存在一些尚未被发现的外来粒子，它们的相互作用干扰了宇宙的正常膨胀进程；甚至还有可能是电子质量在宇宙演化过程中发生了变化，或者原始磁场在其中起到了某种关键作用。面对这一复杂的谜题，理论家们可谓是绞尽脑汁，充分发挥着他们的创造力与想象力，试图从各个不同的角度去破解这一困扰天文学界的世纪难题，而未来的宇宙探索之路，也必将在对“哈勃张力”谜题的不断追寻与探索中继续延伸拓展。

来源：东风说科学