摘要：自20世纪初以来，科学家们就知道宇宙在膨胀。可是，关于宇宙膨胀的速度，科学家们仍然存在争议。理论模型给出的结果表明，宇宙膨胀的速度比我们从观测中得到的结果要慢约8%。这种被称为“哈勃张力”的现象，成为了物理学中亟待解决的难题之一。

自20世纪初以来，科学家们就知道宇宙在膨胀。可是，关于宇宙膨胀的速度，科学家们仍然存在争议。理论模型给出的结果表明，宇宙膨胀的速度比我们从观测中得到的结果要慢约8%。这种被称为“哈勃张力”的现象，成为了物理学中亟待解决的难题之一。

最简单的解释是，我们的测量可能存在误差。但最近，哈勃太空望远镜与詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据进行了交叉验证，结果表明，现有的观测结果几乎完全一致，进一步证实了这些测量的准确性。

哈勃常数（通常用H0表示）是描述宇宙膨胀速度的一个关键数值。宇宙膨胀的一个特点是：物体离我们越远，远离我们的速度就越快。为了衡量这一现象，哈勃常数的单位通常是“每百万秒差距每秒的公里数”（km/s/Mpc）。其中，1百万秒差距大约等于300,000光年。

目前最被接受的宇宙学模型——ΛCDM（Lambda/冷暗物质模型）预测哈勃常数的值大约在67到68 km/s/Mpc之间。然而，观测数据则显示哈勃常数大约为73 km/s/Mpc。这到底是为什么呢？

要理解这一点，首先我们需要知道如何测量哈勃常数。科学家们通过观测遥远天体（如恒星、星系和超新星）来确定它们的距离和远离我们的速度。

测量遥远天体的距离是理解宇宙膨胀速度的第一步，这并非易事。李思扬（Siyang Li）博士提到：“我们的大部分工作都涉及到测量星系的距离，而这在天文学中是最具挑战性的任务之一。”

天文学家通常使用一个叫做“宇宙距离阶梯”的方法来解决这个问题。从距离地球约1000秒差距的天体开始，我们可以通过三角测量法计算出它们的距离。而对于更遥远的天体，李思扬解释道：“我们需要两条关键的信息。第一条是物体的视亮度：它在地球上看起来有多亮？第二条是物体的真实亮度：它实际有多亮？”

这两者之间的差异和物体的距离有关：物体距离我们越远，亮度就越暗淡。可以想象，一盏灯发出的光线在空间中扩散。如果你离灯越近，你就能看到更多的光；而如果你远离灯光，光线会错过你更多。通过这两个信息，天文学家就可以计算出物体的实际距离。

这种方法非常有用，因为某些天体（例如造父变星和1a型超新星）的真实亮度是已知的。天文学家通过标定这些“标准烛光”的亮度，就能进一步推算出遥远天体的距离。

一旦知道了天体的距离和远离我们的速度，我们就可以使用公式v = H0 * d来计算哈勃常数，其中v是物体的远离速度，d是物体的距离，H0则是哈勃常数。

通过测量多个遥远天体的速度和距离，我们可以更精确地确定哈勃常数。然而，准确的测量至关重要。我们的数据主要来自哈勃太空望远镜，经过多年的观测，积累了大量数据。詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射为进一步验证这些数据提供了宝贵机会。

正如亚当·里斯（Adam Riess）教授所说：“詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在近红外波段具有更高的分辨率和灵敏度，而哈勃在紫外和蓝色波段表现更好。虽然哈勃太空望远镜已经积累了大量的数据，但随着数据的积累，JWST可能会在某些方面超越哈勃，甚至在哈勃张力问题的研究中发挥重要作用。”

ΛCDM模型的核心概念包括“宇宙学常数”和“冷暗物质”。宇宙学常数代表宇宙的内在能量，而冷暗物质则是我们目前所知的、能够影响星系旋转和宇宙膨胀的物质。尽管它们的具体性质仍不完全明了，但它们在宇宙膨胀中扮演着至关重要的角色。

如果我们理解暗物质和暗能量的性质，可能就能解决当前哈勃常数测量的争议。正如里斯所说：“暗物质的存在已经得到了证实，而暗能量的性质则仍然是一个巨大的谜团。”

来源：科学有味