新測量結果發現宇宙膨脹速度已超越現今物理學定律能夠解釋的範圍

科技 04-23

根據新的測量結果，宇宙膨脹的速度比普朗克數據預測的還快了8%，這可能表示標準模型不是那麼的可信，又或者表示宇宙中尚有未發現的物理作用在運作。

史上最精準的量測宇宙膨脹速度的方法已由美國物理學家實驗而出，並且發現一個問題：宇宙膨脹的速度比我們現在物理學定律能解釋範圍還快了8%。

如果可獲獨立測試證實，那這項新測量結果會迫使我們重新思考138億年以來暗物質及暗能量如何影響宇宙的演變，這也就表示粒子物理學裡的標準模型理論可能需要有所調整。

約翰·霍普金斯大學（The Johns Hopkins University）的首席研究員，也是1998年時暗物質的共同發現者的Adam Riess，告訴自然（Nature）期刊的Davied Castelvecchi說：「我覺得標準宇宙模型里有些東西是我們沒有了解的。」

所以…現在這到底是什麼狀況？好啦，現在就說明一下，科學家們在解釋宇宙膨脹的時候（從宇宙大爆炸之後就開始有宇宙膨脹發生），就提及是由於暗物質及暗能量存在之故。

估計看不到的暗物質佔據了整個宇宙的27%，看的到的物質只佔了少少的5%，暗能量卻估計以68%的巨量比例佔據泰半宇宙，而這三者之間的相互運作則可以用來解釋宇宙之始至今的膨脹現象。

據一直為眾人所接受的宇宙模型來看，造成宇宙演變的最大原因就是暗物質及暗能量之間的競爭，其中暗物質的引力貌似會讓宇宙膨脹的速度緩和下來，而暗能量卻是會從另外一個方向拉扯，而加速宇宙膨脹。

天文物理學家是靠測量到大爆炸後遺留下的輻射才知道這回事的，而這些輻射被稱為宇宙微波背景輻射（CMB）。

Castelvecchi指出，早期由Riess和世界各地的天文物理學家們所觀察到的CMB資料顯示，宇宙中暗能量的拉力在大爆炸以後就一直維持不變。

這個假說為近期歐洲航天局旗下的普朗克天文台所提出，其後有對CMB最詳盡的分析作為後盾，而科學家們也都以普朗克天文台的測量結果來預測宇宙歷史上任一時間點的膨脹速度。

新測量結果發現宇宙膨脹速度已超越現今物理學定律能夠解釋的範圍

宇宙微波背景輻射分布之示意圖。圖片來由：美國太空總署（NASA）

Castelvecchi說：「多年以來，那些預測結果都與直接量測現在宇宙膨脹速度的結果不符，後者的量度方法就是哈伯常數（Hubble constant），但至今哈伯常數所測結果的誤差幅度已經大到科學家可以忽略數據不相符情況。」

現在Riess和他的同事們發現了另外一個測量宇宙膨脹的方法，利用某些種類天體的光亮，像是星星或是超新星，也就是「標準燭光度量法」。

Kelly Dicjerson在Mic.com新聞網中解釋道，標準燭光度量法是靠不論星體距離我們的遠近如何，其發散出來的亮光一樣多，也就是說物理學家可以利用此作為梯度指標，測出宇宙現在以多快的速度膨脹遠離我們。

Riess的研究團隊分析了哈伯太空望遠鏡對18個標準燭游標的好幾百小時觀測資料，計算出的膨脹速率比普朗克預測結果還快了8%。

Dickerson說：「如果新的測量結果是正確的，而且我們對於CMB的分布圖也是準確的，那就表示我們對於宇宙的根本認知之中有些是錯誤的。」

加州大學的宇宙學家Kevork Abazajian（沒有參與此研究），對於這些已經公布在論文預印本網站arXiv.org上、現正等著同儕評閱的實驗結果，向自然期刊評論道這可能會「使宇宙學的知識理論大大改變」。

我們現在就坐好、等著獨立試驗對新測量結果進行測試，看是獨立試驗能否證實這項研究或是對其有所反駁，但最近我們也常常發現有許多事情發生挑戰著現今物理學的定律，所以很有可能最終會有什麼結論產生來解釋這些事情。

可以確定的是，這對於物理學家來說是件很興奮的事情。

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