來自哈勃空間望遠鏡的最新觀測結果顯示，現在宇宙的膨脹速度比宇宙學的標準模型預言快了約9%。此項發現使得天文學家紛紛猜測這是——
■本報記者 王佳雯
近日，美國天文學家公布了一項來自哈勃空間望遠鏡的最新觀測。該結果顯示，現在宇宙的膨脹速度比宇宙學的標準模型預言快了約9%。如果相信這一觀測結果，就意味著人們所熟悉的標準宇宙學和諧模型（LCDM）可能存在瑕疵。
這讓研究人員不免略感疑惑：難道這一發現是大自然和人類開的一次不大不小的玩笑？抑或其背後隱藏著重大科學發現的線索？
矛盾點何在？
在中科院國家天文臺研究員趙公博看來，上述研究引起宇宙學界廣泛關注，主要原因是在LCDM模型框架內其結果與宇宙微波背景輻射以及重子聲波振蕩測量並不一致。
「宇宙膨脹速度在宇宙學研究中一直都是熱點，並在很長一段時間內都有分歧。不過，這一分歧是逐漸減小的。」中科院國家天文臺研究員陳學雷告訴《中國科學報》記者。
據了解，基於LCDM的理論框架，歐洲空間局普朗克衛星實驗通過對宇宙微波背景輻射的精確觀測，給出當今宇宙膨脹速度為66.53±0.62千米/秒/百萬秒差距（km/s/Mpc）。然而，最新測量的宇宙膨脹速度為73.24±1.74km/s/Mpc，比通常認為的速度快了9%。
陳學雷介紹說，事實上，9%的分歧差得並不算多。那麼，這一研究為何還是引起了相關領域科學家的普遍關注？
「差多少要與誤差比才有價值。」陳學雷解釋稱，雖然9%差得不多，但該測量誤差為2.4%，比9%小很多，這從統計學上而言是顯著的。這也說明兩個數值之間的確存在出入，而科學往往從這些小的出入中發現新問題。
可信度多高？
測量數值與預言數值出現了偏差，問題究竟出在哪兒？這才是科學家真正關心的問題。依據陳學雷的判斷，造成偏差有兩種可能性：觀測的系統誤差和理論上被科學家忽略的因素。「從我們的角度而言，更感興趣的是後一種可能。」陳學雷稱。
不過，對於該測量數據的置信度，也有科學家持較為謹慎的態度。中國科學技術大學天文系教授蔡一夫告訴記者，「現在的結果只有3σ（99.7%）的置信度，是很低的。通常，實驗上5σ（99.9999%）的置信度才會被認為是證據。因此，目前只能認為是一個超出標準模型的疑似跡象」。
但他補充稱，宇宙加速膨脹在1998年被超新星觀測發現時，第一組實驗的置信度也只有3σ，而第二個超新星實驗組抱著檢驗之前結果的目的開展實驗觀測後，得到了超出5σ的置信度。因此，蔡一夫認為，科學突破雖然艱難，但對科學發現的意外結果還是應當保持開放的態度。
採訪中，專家均對該結果為天文學後續研究帶來的可能影響表示關注。趙公博告訴記者，這一研究結果意味著目前標準宇宙學模型很可能需要擴展，暗能量可能不是廣泛認為的真空能。
「如果這一結果正確，很多科學家都要凌亂了。」蔡一夫告訴記者，在天文學研究的歷史上，科學家對於宇宙理論的理解經歷了多次消化、更新、再消化的過程。
「1998年之前，科學家覺得對宇宙理論已經理解得不錯了，後來發現了宇宙加速膨脹，之後花了近20年的時間才對加速膨脹有了一定的理解。而此次觀測表明，宇宙很可能是超加速膨脹。」蔡一夫表示，要解釋宇宙的超加速膨脹，可能需要修改宇宙尺度的引力理論或對現有的宇宙學模型進行更新，對宇宙的認知也將發生一系列變化。
重大發現線索？
利用該研究方法獲得的宇宙膨脹速度相較於通過宇宙微波背景輻射測出的數值高一些，對科學家而言也並非今天才發現的現象。然而，問題在於，「新發表的結果，實際上充分檢查了各種可能存在的問題，發現差別並沒有縮小，反而可能增大了。」陳學雷說，這就需要科學家去考慮是否在理論上存在一些以往被忽視的因素。
「比如，是不是擬合宇宙微波背景輻射的模型不準確。也有人猜想，銀河系所處區域可能正好是宇宙當中密度偏低的地方，這個地方是不是膨脹速度比別的地方快一些。」陳學雷表示。
這意味著未來從事觀測的研究人員需要儘可能地反覆檢驗數據。然而，能否實驗上最終確認這一觀測結果也將是一個漫長的過程。
在宇宙學研究的歷史上，有很多次由於觀測結果不吻合所產生的矛盾，引導科學家通過引入新模型、考慮新可能性等辦法予以解決，從而帶來了一系列重大的科學發現。「比如，暗能量就是在觀測中這樣發現的。」陳學雷說，此次研究是否會帶來新的重大科學發現還有待進一步研究，但「這很可能是大自然提示我們的新線索」。
《中國科學報》 (2016-06-28 第1版 要聞)