在过去十年间，关于宇宙膨胀率的两种最准确的测量值存在明显分歧。宇宙学家曾寄希望于一种独立的方法来解决这个令人迷惑的难题，结果这种方法反而增添了困惑。
美国伊利诺伊州芝加哥大学的天文学家Wendy Freedman领导的团队以一种独立的观测手段测量了哈勃常数的数值，这个最新的分析结果已于2019年7月16日对外公布，并且即将发表在《天体物理学报》（Astrophysical Journal）上[1]。
Freedman的团队展示了一种利用红巨星来测量宇宙膨胀的技术。这种技术有望取代天文学家们已经使用了一个多世纪的方法。但是，目前它所测量出的宇宙膨胀速率落在了两个争议值的中间，无法解决之前两种测量手段获得的不同结果所引起的争端。
“宇宙在这事儿上是在消遣我们吗？”一名天体物理学家就此文章发了这样一条推特。
Freedman接受《自然》杂志采访时说：“我们现在正在试图搞清楚这些到底该怎么整合起来。”如果无法解决宇宙膨胀速率的测量分歧，那么宇宙学家们用以解读数据的某些基础理论——诸如对暗物质本质的假设等——或许是错误的。“基本物理仍悬而未决。”Freedman说。
1、宇宙的测速仪
20世纪20年代，美国天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）等人发现宇宙膨胀。他们的依据是大多数星系都在远离银河系运动——越远的星系退行速度越快。速率和距离的比率大致不变，被称为哈勃常数，通常记为H0。哈勃那时发现，距离每多一兆秒差距（Mpc，大约3.26兆光年），星系的退行速率就会增加500千米/秒，所以用“千米每秒每兆秒差距（km/s/ Mpc）”这个单位时，哈勃常数就是500。
过去几十年来，测量方法逐渐改进，天文学家大幅下调了哈勃常数的估计值。Freedman于上世纪90年代率先使用哈勃空间望远镜（以拟合方式）测量了哈勃常数，计算得到了大约72这一数字，误差幅度是正负10%。最近，美国马里兰州的约翰·霍普金斯大学的物理诺贝尔奖得主Adam Riess带领的团队测定了至今为止最精确的测量值74，误差仅有正负1.91%。[2]
使用“标准烛光”方法计算哈勃常数是通过建造“宇宙距离阶梯”来确定宇宙中的星系与我们之间的距离，这里涉及三个步骤：（1）寻找宇宙中的“标准烛光”（造父变星）来精确测量我们到邻近星系的距离；（2）以这些邻近星系的恒星作为里程标记来测量包含Ia型超新星的更遥远星系的距离；（3）利用测得的我们到星系之间的距离，以及这些星系发出的光谱线到达地球所产生的红移，来计算测定宇宙膨胀速率。| 图片来源：NASA/HUBBLESITE
但是过去十年里的另一项独立研究从中搅局。欧洲空间局“普朗克”空间计划的科学家们测绘出了大爆炸的遗留辐射图，即所谓的宇宙微波背景（Cosmic Microwave Background， CMB），并用它来计算宇宙的基本性质。依据关于宇宙的标准理论假设，他们计算出的哈勃常数值为67.8。
欧空局的普朗克（Planck）空间卫星通过精准观测宇宙早期微波背景辐射，并基于早期宇宙学理论模型和测量早期宇宙应该以多快速率膨胀来预测哈勃常数的数值。| 图片来源：ESA
67.8和74之间的差距看似小，但是由于两种观测方法均已经有所改进，这就逐渐产生了统计上有意义的差异。因此，理论学家已经开始怀疑，上述差异的原因是不是来自宇宙学的标准理论——ΛCDM有什么问题。
Adam Riess解释说：“这不仅仅是两个具有不同结果的观测实验。我们正在测量一些完全不同的东西。哈勃空间望远镜的观测实验是在测量当前宇宙的膨胀速率，而普朗克空间卫星的观测实验是基于早期宇宙学理论模型和测量早期宇宙应该以多快速率膨胀而做出的预测。这两个哈勃常数值之间的不一样不是巧合，所以我们非常有可能遗漏了连接两个时代的宇宙学模型中的某些东西。”
这个被称为ΛCDM（即冷暗物质（Cold Dark Matter）加上宇宙学常数Λ的宇宙学标准理论）模型假设宇宙中存在隐形的冷的暗物质粒子，以及被称之为暗能量的神秘排斥力（以宇宙学常数Λ来代表其效应）。但宇宙学家们一直绞尽脑汁寻找调整办法来略微修正这个理论模型，使之能在和关于宇宙的其它一切观察保持一致的前提下，解决这个问题。“从ΛCDM宇宙学标准模型里寻找可能的线索很困难，就像是没有那种松散的线头，你一拽就能解开整个谜团。”芝加哥大学的宇宙学家Rocky Kolb说。
2、寻找“标准烛光”测量哈勃常数
现在，Freedman的测量方法更新了常用的哈勃测量法中的一个关键要素，最终得到了落在67.8和74中间69.8这个值。
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