宇宙膨胀在加速，但没人知道为什么

由哈勃太空望远镜拍摄的银河系中的造父变星:斯特恩斯

据外国媒体报道，宇宙正在膨胀，而且膨胀得太快了。为什么？没人知道！现在，宇宙的膨胀速度比原先想象的还要快！为什么？我还是不知道！

对我们来说，“宇宙将永远存在”的概念是相当令人费解的，因为我们的大脑很难接受“无限”的概念，但还有另一种可能性:随着宇宙一直在膨胀，它会看起来是无限的吗？

宇宙有138亿到140亿年的历史。回到宇宙诞生的早期，也就是大爆炸后不久，宇宙开始从一个质量无限、体积为零的点爆炸，并迅速膨胀到今天的样子。

事实上，我们今天仍然可以看到“大爆炸”留下的光。观测方法是将先进的望远镜指向遥远的星系。来自这些星系的光在到达地球之前，必须在太空中穿行数十亿年。

这样，我们就可以观察到宇宙的膨胀速度——只要我们观察到远离我们的遥远星系在各个方向的速度，我们就可以粗略地估计出宇宙的膨胀速度。

当天文学家试图直接测量宇宙时，他们发现以前传统方法估计的膨胀值似乎更小。换句话说，宇宙的膨胀速度超过了估计。基于哈勃太空望远镜进行的高精度观测结果，他们得出结论，宇宙的膨胀速度比我们最初预计的要高9%。

但这仍然是一个老问题，没人知道为什么。

这不是我们第一次观察到这种膨胀加速，但以前的观察结果有1/3000的误差，这在天体物理学研究中是一个相当高的误差结果。

美国约翰·霍普金斯大学的诺贝尔奖得主天体物理学家亚当·里斯发表的最新论文增强了天文学家的信心，因为它的误差值仅为十万分之一。他说:“不匹配(由观察给出)正在增加，现在是时候不再用巧合或错误来解释它了。”

研究人员用来测量宇宙膨胀的方法基本上与埃德温·哈勃在1929年发现宇宙膨胀的方法相同。他们都用一种叫做“造父变星”的特殊变量来观察。

变星是一种特殊的星，它的亮度随着时间而变化。根据美国著名女天文学家亨丽埃塔·勒维特1908年的相关结果，造父变星的光变周期与其绝对星等之间存在相关性。简而言之，造父变星的光周期越长，它们的光度就越大。

这意味着天文学家可以通过观察造父变星的亮度变化周期来了解它的真实亮度。然而，如果我们能知道一颗恒星的真正亮度，我们就能直接根据它看起来离地球有多远来得到它的距离。

为了测量宇宙的膨胀速率，天文学家必须首先测量许多星系中造父变星的距离。然而，实现精确测量需要长期的耐心，因为即使是哈勃太空望远镜，每次观测也只能测量一颗造父变星。

幸运的是，研究小组巧妙地开发了一种新的算法，允许哈勃望远镜采用“漂移”观测方法，这种方法可以一次获取多个造父变星图像，大大提高了观测精度，从而大大加快了研究工作。

这项研究的结果与欧洲普朗克卫星获得的结果不一致，后者可以测量宇宙从大爆炸后38万年到现在的膨胀率。

那么，如果宇宙的膨胀速度比我们想象的“几乎确定”要快，这意味着什么？

这不是两个结果不同的简单实验的问题。事实上，我们测量的是两个非常不同的东西。一个是测量当今宇宙的膨胀速率，另一个是预测，即基于我们对早期宇宙的理解对宇宙膨胀速率的理论估计。然而，如果这两个值之间存在差异，我们很有可能在现有的宇宙模型中遗漏了一些东西，正是借助于宇宙模型，我们将理论和观测实践这两个领域联系起来。

至于这里缺少什么？天文学家自己也不知道，人类只能继续探索。

如果物质继续膨胀成虚无，并在坍缩后立即形成新物质，会发生什么？如果物质继续膨胀成虚无，并在坍缩后立即形成新物质，会发生什么？

此外，随着宇宙的膨胀，无论我们朝哪个方向看，我们只能看到4600万光年以内的东西。如果你能阻止时间和宇宙的膨胀，宇宙将有一个可接近的终点或边界。

你可以把宇宙想象成一个气球。想象你自己在这个气球里，生活在气球内表面的二维空间里。随着越来越多的气体进入这个气球，你会看到宇宙的空间和表面都在膨胀，表面上的每一点都离彼此越来越远。

这提出了另一个问题:宇宙停止膨胀后会发生什么？许多理论物理学家认为宇宙将在28亿到220亿年后终结，所以我们可能活不到揭示真相的时候。“大崩溃”可能是宇宙最终可能面临的几种命运之一。与大爆炸相反，大坍缩可能导致物质和时空向它们自己的方向坍缩，形成一个奇点——一个与宇宙诞生前相似的无限密集点。

有些人认为这个理论为多重宇宙的存在提供了可能性。也许我们自己的宇宙会继续膨胀，然后收缩和崩溃。这将导致另一场大爆炸，创造一个全新的宇宙。就像一杯开水——水除了水什么也没有，但是突然一个气泡凭空出现了。

就在这个气泡出现之后，越来越多的气泡会一个接一个地从水中涌出。每个气泡都是由爆炸产生的，然后在坍塌后消失。因此，在太空中，我们的宇宙和其他宇宙可能不会从虚无中诞生，并继续扩展到虚无中。也许在这些宇宙诞生的时候还有其他东西。我们只是还没弄清楚它们是什么。说到这里，你还能跟上你的思维吗？

这些概念对我们来说很难真正理解，所以许多科学家会用气球和沸水来帮助我们理解。一旦我们回答了一个问题，就会引出更多我们还没有回答的问题——就像水中的气泡一样。

宇宙可能是无限的，但与宇宙相关的希望和问题是有限的。