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从黑暗的引力到虚幻的能量:是什么推动了宇宙的扩张?

<p>在当地宇宙中发生了一些奇怪的事情,星系的移动速度比预期的要快,是什么推动了这种额外的扩张,这对宇宙意味着什么呢</p><p>为了探索这一点,让我们从观察开始</p><p>宇宙扩张的速度被封装在“哈勃常数”中,虽然不要让这个名字欺骗你,因为它不是一个常数,随着宇宙膨胀而变化为了确定这个常数,天文学家必须把距星系的距离与它们离开我们的距离联系起来但是测量天文距离一直很难证明这是因为我们缺乏方便的路标,称为标准蜡烛和统治者,以绘制天空图所以天文学家已经建立了宇宙距离通过一系列步骤,使用重叠方法跨越天空但是这个宇宙学距离阶梯中的每一步都有其自身的怪癖和不确定性,并且花费了数十年的非凡努力来校准各种方法新论文推动了这种校准甚至更难,使用多种方法将哈勃常数降低到几亿光之内的24%的精度rs(宇宙标准是当地的)取得了巨大的成功!但是有一个问题我们也可以通过观察宇宙微波背景来确定宇宙膨胀,宇宙微波背景是大爆炸的剩余辐射,与局部观测不同,这揭示了宇宙的全球扩张这就是问题开始的地方,因为这全球扩张比当地宇宙慢9%</p><p>在两次测量中,天文学家都在努力减少不确定性,因此有信心这种差异是有效的那么什么可以解释宇宙测量中的这种张力呢</p><p>以下是一些竞争者第一个潜在的罪魁祸首是暗物质,宇宙中的主要质量我们知道它不能在空间中平稳地传播,所以也许像星系和星系团一样的块状物和颠簸物的重力较小拉动当地宇宙也许我们处在一个宇宙空间中,一个密度低于普遍平均值的区域如果是这样的话,我们将不得不居住在宇宙的一个奇怪的角落,坐在巨大空虚的中心不是很不像我们的宇宙学思想所期望的任何东西然后有黑暗的能量,宇宙中的主导能量这个组成部分负责加速宇宙膨胀,但假设有一个非常简单的形式,永恒和不变的历史,但如果暗能量是动态的,不断演变的,随着宇宙膨胀而改变其属性</p><p>如果它最近发生了变化(用宇宙术语来说),那么额外的扩展可以印在本地宇宙上,但还没有影响到全球扩张</p><p>如果是这样的话,宇宙有一些值得担心的问题,就像这种新形式的暗能量将是一个“幽灵”,将通用扩展越来越快地推向一个“大裂口”,这比它听起来更具戏剧性另一个潜在的解决方案是“暗辐射”,它由早期拉链的超快颗粒组成</p><p>虽然对于什么构成暗辐射没有单一的定义,但是一个受欢迎的候选者是中微子家族的新成员,被亲切地称为无菌中微子虽然黑暗辐射是理论上的,但是它的存在几乎没有观察证据但是如果存在的话</p><p>在早期的宇宙中,它会影响宇宙的早期扩张,这仍将印在哈勃常数的全球价值上,但现在却是d超出局部价值到目前为止,潜在的解决方案已经考虑改变宇宙中组件的性质,但是有更激烈的替代方案:暗重力这表明我们并不完全理解宇宙的基本性质,引力不符合阿尔伯特爱因斯坦在其广义相对论中所规定的规则这种改性引力理论已经存在了很长时间,并且有多种形式,我们不清楚如何推导出这种引力对这种引力的影响</p><p>普遍扩张所以有几种方法可以解释哈勃常数的局部和全球测量值之间的差异哪一个是正确的</p><p>目前,观察结果相当原始,不区分可能性 因此,我们进入了理论推测的领域,在这里我们尝试并抛弃了各种想法,直到发现了可行的解释</p><p>同时,天文学家将寻求更多的数据,并将继续限制校准和方法</p><p>这使我们最终的可能性没有观察到是完美的,大部分科学都是关于理解测量的不确定性科学家通常可以纠正随机误差并理解测量中的不确定性如何影响结果中的不确定性但是还存在另一个不确定性:系统误差,可以将恐惧引入研究人员而不是散射结果,系统误差会以某种方式改变所有结果系统误差也会影响天文距离测量如果它们通过距离梯传播,它们可能会使哈勃常数的局部测量值偏离全局值,使用新的数据和方法,

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