哈勃那会儿靠的是造父变星,这类星星像灯塔,亮度跟眨眼频率挂钩,周期越长,光芒越强。通过它们,哈勃算出了星系的距离,再结合红移数据——也就是星光被拉长、变红的现象——他得出一个粗糙的结论:宇宙在膨胀!他当时估摸哈勃常数是每秒500千米每百万秒差距。啥意思?简单说,星系离我们远一百万秒差距(大约326万光年),它逃跑的速度就快500千米每秒。可这数字一出来,麻烦大了。按这个速度推,宇宙才20亿岁,比地球的40亿年还年轻!这不等于说,房子比地基还老吗?天文学家们挠破了头。
造父变星是个老法宝。它们的光芒稳定,像宇宙里的标尺,帮着天文学家量远近。2016年,诺贝尔奖得主亚当·里斯带着团队,用哈勃太空望远镜盯着19个星系里的造父变星和超新星,测了个精细活儿,哈勃常数定在每秒73.23千米每百万秒差距,误差只有2.4%。这精度,堪比拿把尺子量月球到地球的距离。可别以为这就万事大吉了。另一边,科学家们还有个法子,盯着宇宙微波背景辐射(CMB)——那是宇宙大爆炸留下的余温。这东西均匀得像刚出锅的粥,可细看还有点小波动。这些波动被拉伸的模样,能透露出宇宙膨胀的秘密。普朗克卫星测了这个,算出哈勃常数是每秒66.93千米每百万秒差距。差不多同时,大规模星系团的测量(叫重子声学振荡,简称BAO)给出的数字是每秒67.6千米每百万秒差距。CMB和BAO的答案像双胞胎,亲近得不行,可跟造父变星的测量一比,差得让人心里犯嘀咕。
这偏差咋回事?难道宇宙在跟我们玩捉迷藏?科学家们可没闲着,又整出个新招——引力透镜。这法子听起来高大上,其实原理不复杂。遥远的类星体发出的光,路过大质量星系时,会被星系的引力拽弯,就像光线穿过玻璃杯,折出好几道影子。2010年代,天文学家挑了五个类星体,仔细观察它们的光怎么被折腾。光线走不同的路,到地球的耗时也不一样,有的快,有的慢。类星体的亮度还会时不时闪一下,像在跟你眨眼。这些闪烁的间隔,能帮科学家算出光线跑了多远,宇宙膨胀得有多快。最终,他们得出哈勃常数是每秒71.9千米每百万秒差距,误差2.7%。
这引力透镜的妙处,在于它不怎么依赖复杂的宇宙模型。别的法子得假设普通物质、暗物质、暗能量各占多少比例,像在拼图前先定好框框。引力透镜就不一样,它直接看光线跑路的时间,少了好些绕弯子的麻烦。结果一出来,跟造父变星的测量靠得挺近,可跟CMB和BAO的数字还是差着一截。这下,科学家们更坐不住了。难道宇宙的膨胀速度,真不像我们想的那样简单?
再说回引力透镜的测量。2019年,团队又加了几个类星体的观测,数据更扎实了。光线弯曲的路径,像一条条蜿蜒的河,流向地球的每一秒,都带着宇宙的讯息。科学家们守着电脑,分析闪烁的节奏,恨不得把每道光都掰开揉碎了看。71.9这个数字,像是从宇宙watermark里蹦出来的,带着点不服输的劲儿。它跟造父变星的测量站一块儿,像是两个老朋友,肩并肩往前走。可CMB和BAO的测量,像隔着条河,喊话喊不到一块儿去。这场景,咋看咋像一场拉锯战,谁也不肯先让步。
宇宙这盘棋,下的可真不简单。每种测量方法,都有自己的绝活儿。造父变星靠的是亮度,CMB看的是余温,引力透镜玩的是光路,BAO则是星系团的分布。它们各有各的理,可凑一块儿,咋就唱起了对台戏?科学家们倒也不急着下结论,毕竟,真相这东西,藏得深,得一点点挖。就像剥洋葱,剥着剥着,总会找到点啥。