你敢相信嗎?如果宇宙是一輛超速行駛的列車,物理學家手中的“理論速度表”顯示它時速 67 公里,但路邊的“實測雷達”卻赫然閃爍著 73 公里的紅燈——就在剛剛,2025年12月,天文學家利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)確認了這個讓所有科學家背脊發涼的“幽靈數據”,這意味著我們引以為傲的宇宙學標準模型,可能要徹底壞掉了 。
這一發現不僅是數據的偏差,更是一場物理學地震的前兆。這項由加州大學洛杉磯分校(UCLA)和 TDCOSMO 國際合作組主導的重磅研究,于2025年12月5日發表在天文學權威期刊《天文學與天體物理學》上 。科學家們并未像往常一樣歡呼“驗證了愛因斯坦的理論”,而是面色凝重地告訴世界:宇宙的膨脹速度,比我們預想的要快,而且這一次,我們找不到借口了 。
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在物理學界,沒有什么比“哈勃常數”(H0)更讓人愛恨交織了。它是描述宇宙膨脹速度的核心參數,是解開宇宙年齡和命運的鑰匙 。
幾十年來,物理學家建立了一座宏偉的“標準模型”大廈(λCDM),它像圣經一樣精確描述了宇宙從大爆炸到今天的演化。根據這一理論,只要測量宇宙嬰兒時期(微波背景輻射)的數據,就能算出今天的宇宙膨脹速度——約為67.4 km/s/Mpc
然而,現實總是充滿戲劇性。
當天文學家觀測鄰近宇宙的超新星時,算出的速度卻是73 km/s/Mpc左右 。一邊是完美的理論預測,一邊是鐵板釘釘的觀測事實,兩者相差了整整 8%。這就是著名的“哈勃危機”(Hubble Tension) 。
起初,科學家以為是儀器壞了,或者是有人算錯了。但這一次,TDCOSMO 團隊祭出了“第三把尺子”,試圖終結這場爭論 。
為了避開傳統測量的坑,科學家們將目光投向了深空中的一種奇異現象——強引力透鏡
想象一下,在一個遙遠的類星體(一種極亮的天體)和地球之間,恰好擋著一個巨大的星系。根據廣義相對論,這個星系的巨大質量會像放大鏡一樣彎曲光線,把背后的類星體變成四個明亮的像,懸掛在太空中 。
這不僅僅是視覺奇觀,更是一個巨大的宇宙時鐘。
因為光線走的路徑不同,這四個像到達地球的時間并不是同步的。當背后的類星體閃爍一下,這四個像會依次閃爍,中間的時間差(Time Delay)可能幾天,也可能幾個月 。
只要測出這個時間差,科學家就能直接算出宇宙的膨脹速度,完全不需要依賴那些可能出錯的“量天尺”。這本該是完美的方案,但在過去,它卻遇上了一個致命的“光學魔術”。
長久以來,利用引力透鏡測量哈勃常數一直受困于一種被稱為“質量片簡并”(Mass-Sheet Degeneracy)的數學陷阱 。
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簡單來說,透鏡星系的質量分布如果稍微變一變(就像在透鏡上蒙了一層均勻的質量薄片),光線的彎曲程度看起來沒變,但推算出的距離和哈勃常數卻會千差萬別 。這就像你透過厚底玻璃杯看手指,你知道手指變大了,但你不知道玻璃到底有多厚。
為了打破這層迷霧,TDCOSMO 團隊動用了當今地表和太空最強的觀測力量:詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)、Keck 望遠鏡以及甚大望遠鏡(VLT)
他們做了一件極其硬核的事:直接測量透鏡星系內部恒星的運動速度 。
通過 JWST 無與倫比的精度,科學家們捕捉到了星系深處恒星的“速度指紋”(速度彌散)。這些恒星在引力場中瘋狂飛奔,它們的運動軌跡直接暴露了星系真實的質量分布,徹底撕碎了“質量片”的偽裝 。
當迷霧散去,計算結果呈現在屏幕上時,空氣仿佛凝固了。
經過嚴格的“盲測”分析(即在得出結果前,科學家故意隱藏關鍵數據以防主觀偏見),TDCOSMO 團隊公布了最終答案:
在結合了超新星數據后,他們測得的哈勃常數約為71.6 到 74.3 km/s/Mpc
如果不依賴任何超新星數據,僅靠透鏡數據,這個數值甚至高達77.8 km/s/Mpc
這一結果與早期宇宙預測的67.4相去甚遠,卻與晚期宇宙的測量結果驚人一致 。
“這是一次獨立的、高精度的確認。”研究人員指出,數據的精度已經達到了 4.6% 左右 。如果說以前大家還懷疑是測量誤差,那么現在,三四種不同的方法都指向了同一個“錯誤”的方向,巧合的可能性已經微乎其微。
物理學要變天了?如果哈勃危機不是測量誤差,那它的影響將是深遠的。
這意味我們對宇宙的理解存在根本性的漏洞。也許在宇宙大爆炸后的極早期,存在一種神秘的“早期暗能量”推了一把?又或者連愛因斯坦都錯了,我們對引力的理解(廣義相對論)在宇宙尺度上需要修正?甚至可能存在我們從未發現的新粒子?
UCLA 的物理學教授 Tommaso Treu 直言不諱:“這或許是新宇宙學模型的開端。”
而在斯托尼布魯克大學的 Simon Birrer 教授看來,這反而是令人興奮的時刻:“這正是每個物理學家的夢想——發現我們的理解是錯的,這樣我們才能發現更新、更深刻的真理。”
無論真相如何,此時此刻,宇宙正以一種我們無法解釋的速度狂奔。而人類,正站在新物理學大門的門檻上,試圖窺探門縫里透出的那一縷光。
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參考文獻:
- TDCOSMO Collaboration: Birrer, S., et al. "TDCOSMO 2025: Cosmological constraints from strong lensing time delays."Astronomy & Astrophysics, 704, A63 (2025).
- Planck Collaboration VI. "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters."Astronomy & Astrophysics, 641, A6 (2020).
- Riess, A. G., et al. "A Comprehensive Measurement of the Local Value of the Hubble Constant..."The Astrophysical Journal Letters, 934, L7 (2022).
- Wong, K. C., et al. "H0LiCOW – XIII. A 2.4 per cent measurement of H0..."Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 498, 1420 (2020).
- Whalen, R. "“Cosmology as We Know It May Be Broken”: New Confirmation of the Hubble Tension Challenges Existing Models."The Debrief, Dec 10, 2025.
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