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在神秘莫测的宇宙中,数学和观测,可以相互验 

来源:应用数学 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2022-05-31

是的,所有都是一团糟。要么是我们不太懂宇宙的运行规律,要么是我们测量错了。无论哪种方式,都只会带来痛苦,更难过的是我们也不知道到底错在哪里。

要么是宇宙举止滑稽,要么是我们用错误的方式观测了宇宙

在某种程度上,上述数据不同是意料之中的。但这再次证实了我们在测量时错过了一些重要的东西。


椭圆星系IC 2006,距离地球约6500万光年。图片来源:欧空局/哈勃和美国宇航局 致谢:朱迪·施密和J. 布雷克斯利(自治领天体物理天文台)。科学认证:M. 卡罗洛(苏黎世联邦理工学院,瑞士)


椭圆星系IC 2006,距离地球约6500万光年。图片来源:欧空局/哈勃和美国宇航局 致谢:朱迪·施密和J. 布雷克斯利(自治领天体物理天文台)。请注意,该图像与科学放大版本无关



*秒差距是长度单位,等于3.26光年(或1/12凯塞尔)。确实,这是一个很奇怪的单位,但它有巨大的历史意义,并且和很多测量距离的方式紧密联系。天文学家观测星系的时候喜欢用百万秒差距这个距离单位,其中1百万秒差距是326万光年,比我们和仙女座星系的距离还要长点。

但以上这些影响都是已知的,并且相当容易纠正。


想象一下,你正站在森林的边缘,面前正对一棵树。视野里只看到了这一颗树,因为你离得非常近。只要往后退几步,就能看到更多的树,再退后几步,入眼即是森林。

如果硬要我给个说法的话,我想后一个猜测更有可能。


这种差异出现已有一段时间了,并且一直没有消失。事实上,状况正变得更糟。天文学家喜欢这样描述:各种方式剑拔弩张,气氛紧张极了。两种测量路径之间最大的差异在于,一种着眼于宇宙中较近的物体间的关系,另一种则侧重较远物体间的关系。要么是我们算错了什么,要么是远距离和近距离宇宙性质不同。

这篇新论文证明了两种测量方式的差异确实存在,宇宙才是这些差异的罪魁祸首。但现在不是一锤定音的时候。我们需要继续探索研究,不断降低不确定性,不断尝试新的方法,希望在某个时刻我们有足够的数据来指出一些东西并说,"啊哈!"

所有方法都有其问题,但它们的不确定性相当小。要么真的是我们低估了这些不确定性(这极不可能,虽然不确定性总是会有),要么宇宙并不是按照我们预料的方式在运行。

简介:我们都知道宇宙一直在膨胀。科学家有很多不同的方法来衡量这种膨胀。好消息是这些方法得到的数量大致相同。坏消息是他们没有得到完全相同的数字。一组方法获得一个数字,另一组方法获得另一个数字。这种差异已经存在一段时间了,而且没有好转。

如果扩张速度发生了变化,那将产生深远的影响。这意味着宇宙的年龄不再是我们过一味的那样(我们使用膨胀率来回溯年龄),这意味着宇宙的大小不同了,这意味着事情发生所需的时间是不同的。这意味着在早期宇宙中发生的物理过程其实发生在不同的时间,也许还包括其他影响膨胀率的物理过程。

为什么?因为难以捉摸的宇宙就曾证明我们错了。自1990年代以来,我们知道扩张已经偏离了常态。天文学家发现,非常遥远的爆炸恒星总是比简单的测量显示得更远。因此他们认为宇宙现在膨胀得比以前更快,而这又可推导出暗物质的存在------一种加速宇宙膨胀的神秘实体。

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好的,现在让我们回顾一下,早在100年前,人们就知道宇宙在膨胀,观测到星系在向远离我们的方向移动,并且离得越远的星系移动速度越快。据我们所知,星系到地球间的距离于其远离地球的速度有紧密的联系。比如说,一个1百万秒差距*(缩写是Mpc)外的星系以每秒70公里的速度离开地球,那么2百万秒差距外的星系就是以两倍的速度(140千米/秒)远离。

鉴于这两种方式内部逻辑都是一样,而这两个数字很接近,但不一样,问题就出现了:这是怎么一回事?

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