“我们对宇宙的理解可能并不完整”：韦伯太空望远镜数据暗示需要“新的宇宙特征”来解释一切

dootbear

Space.com：“我们对宇宙的理解可能并不完整”：韦伯太空望远镜数据暗示需要“新的宇宙特征”来解释一切  

韦伯太空望远镜（JWST）的新观测结果与其前身哈勃太空望远镜的数据相互印证，表明我们对宇宙的认识中可能缺少了一些关键成分。  

JWST进行了迄今为止最大规模的宇宙加速膨胀调查。

科学家们试图弄清为什么当今宇宙的膨胀速度比数十亿年前宇宙诞生时的模型预测速度更快。

目前的主流理论认为，这种加速膨胀是由一种称为“暗能量”的神秘元素引起的，但科学家们需要更深入地了解暗能量的本质，才能做出明确解释。  

JWST的调查目的是对哈勃太空望远镜的观测结果进行交叉验证。

此前，哈勃的观测数据表明宇宙膨胀速度的测量值与理论预测不符，这一问题被称为“哈勃张力”（Hubble tension）。

新发现表明，这一张力并非源于哈勃太空望远镜的测量误差。  

由于“哈勃张力”既无法用现有宇宙模型解释，也不是哈勃数据的误差所致，科学家们推测宇宙的“配方”中可能缺少了一种关键成分。  

团队负责人、约翰霍普金斯大学的天体物理学家里斯（Adam Reiss）在声明中表示，观测到的宇宙膨胀率与标准模型的预测存在差异，这表明我们对宇宙的理解可能并不完整。

现在，两台NASA的旗舰望远镜都确认了这一发现，我们必须严肃对待‘哈勃张力’问题。这既是一个挑战，也是一种了解宇宙的绝佳机会。

2011年，里斯因发现暗能量这一推动宇宙膨胀加速的神秘力量而获得了诺贝尔物理学奖。

这项新研究正是在该获奖成果的基础上展开的。  

什么是“哈勃张力”？  

由于宇宙的膨胀发生在极大的空间尺度上，“哈勃张力”对我们的日常生活甚至太阳系乃至银河系都没有直接影响。  

然而，当考虑星系之间的距离和宇宙的大尺度结构时，这一差异就变得尤为突出。换句话说，宇宙学家只有找出“哈勃张力”的成因，才能真正理解宇宙的演化过程。  

科学家们可以利用Ia型超新星和变星等“标准烛光”来测量从地球到宿主星系的距离，从而确定这些星系远离我们的速度。他们还可以使用宇宙演化模型来“推算”当前的哈勃常数值。  

然而，基于观测的哈勃常数测量值比使用当前宇宙学标准模型——“冷暗物质宇宙学标准模型”（Lambda Cold Dark Matter，简称LCDM）推算的理论值要高。  

观测结果证明哈勃是对的！  

为了确认哈勃的发现，里斯及其团队利用了JWST在运营头两年内收集的最大数据样本。  

他们采用了三种独立方法来测量星系距离。首先，他们使用了被认为是测量宇宙距离“金标准”的脉动恒星造父变星（Cepheid variables）。然后，他们与碳富恒星和最亮的红巨星的测量结果进行了交叉验证。  

该团队特别关注了哈勃测量的星系距离。  

在JWST的观测范围内，他们研究了被称为梅西耶106星系（Messier 106，M106，NGC 4258）的星系。

这一星系位于猎犬座（Canes Venaticias），距离地球约2300万光年，是一个重要的参考点。  

通过这些测量，该团队获得了迄今为止最精确的哈勃常数本地测量值，并独立验证了哈勃的距离测量是准确的。  

JWST的观测数据给出的哈勃常数值约为每百万秒差距72.6公里/秒，与哈勃的测量值每百万秒差距每百万秒差距72.8公里/秒几乎完全一致。  

这排除了哈勃张力是由于哈勃太空望远镜测量数据存在重大偏差所导致的可能性。  

约翰霍普金斯大学研究生团队成员Siyang Li表示：“JWST的数据就像第一次用高清视角观察宇宙，大大提高了测量的信噪比。”  

需要新的宇宙模型  

约翰霍普金斯大学的宇宙学家卡米恩科夫斯基（Marc Kamionkowski）虽然未参与该研究，但认为解决“哈勃张力”问题需要为宇宙模型增加一个新元素。他提出了一种可能的解释。  

卡米恩科夫斯基在声明中说，一个可能的解释是，我们对早期宇宙的理解存在缺失，例如一种新的物质成分‘早期暗能量’（early dark energy），它在宇宙大爆炸后为宇宙提供了意想不到的推动力。还有其它想法，比如暗物质的奇特性质，奇异粒子，电子质量变化或原始磁场等，都可能解决这一问题。  

理论物理学家在这个问题上可以尽情发挥创造力。















来源：

https://www.space.com/the-univer ... olve-hubble-trouble

By Robert Lea published 9 hours ago

dootbear

本文要点:  

1. JWST的新观测数据，确认了哈勃太空望远镜的测量结果。  

2. 科学家发现宇宙的膨胀速度，比标准模型预测的更快。  

3. “哈勃张力”表明当前宇宙学模型可能缺少一个关键成分。  

4. 约翰霍普金斯大学的亚当·里斯表示，我们需要重新评估宇宙模型。  

5. JWST的观测提高了测量精度，排除了哈勃数据误差的可能性。  

6. 研究发现的哈勃常数，与哈勃的测量值几乎完全一致。
  
7. 科学家提出新理论，包括早期暗能量或奇异粒子等可能成因。  

8. 解决“哈勃张力”问题，是一次了解宇宙奥秘的重大机遇。

sunnycoder

把“可能”去掉

maatthew

我感觉中文里边的宇宙这个词跟西方语言里universe的意义不同
中文的宇宙感觉就是天外的所有世界 是个无限的概念
西方的universe就是一个范围里的某个世界 所以西方可以说universe在扩张 但是翻译到中文说宇宙在扩张就感觉怎么想都怎么别扭 一个无限的东西怎么扩张

dootbear

中文的宇宙的意思是包括了所有星系，超星系，星系团，超星系团的地方。

目前人类已知的宇宙只有一个。

但是也可能有平行宇宙，河外宇宙……

a_bomb150

sunnycoder 发表于 2024-12-11 08:40
把“可能”去掉

HAHAHA，正想说这个“可能”是咋来的

zhuzhu007

dootbear 发表于 2024-12-11 08:59
中文的宇宙的意思是包括了所有星系，超星系，星系团，超星系团的地方。

目前人类已知的宇宙只有一个。

人类最多才0.75级文明啊，熊版。说不定这个宇宙就是一个五级文明创造的。被人类祖先成为造物主的存在

lxk

神奇的宇宙

cutemama

理论物理学家在这个问题上可以尽情发挥创造力。

意思就是编吧，版本多了其中之一可能就是对的。

sundypat

可能不是不完整的问题。。。是方向完全错误的问题呢

bbc007

整天沉浸在宇宙研究中会变成神经病！

dootbear

这个嘛。。。

各大学的天文系，NASA要遭殃了。。。

要爱因斯坦的相对论，哈勃望远镜，韦伯太空望远镜来干嘛？

limuc1

蚂蚱能知道我在上网吗？

smallpizza

沧海一粟。。。人类永远不可能完全了解宇宙，宇宙没有边界，怎么可能预知看不到的地方

dootbear

limuc1 发表于 2024-12-11 09:49
蚂蚱能知道我在上网吗？

嗯，井底之蛙，能知天外事吗？

啥是火星人一龙啊？

jayky

说得跟曾经以为理解完整一样。
自信点，把可能去掉

joshua_cas

啥时候完整过了

SoftSome

有些所谓的科学家都傲慢到这种地步了

sampcheng

所以及时行乐， 放弃幻想

wmxu

宇宙太大，人类先把自己的紧迫问题解决好再说吧……

dunkerlc

其实从整个人类发展史来说，认知都是不断在推翻前面的体系，重新建立的过程，从亚里士多德，到牛顿，再到爱因斯坦。所以我们现在对于宇宙的理解可能并不是完整不完整的问题，而是过几百年整个理论都需要推翻重建。就像李鸿章说的，一代人只能干一代人的事。

dootbear

dunkerlc 发表于 2024-12-11 11:08
其实从整个人类发展史来说，认知都是不断在推翻前面的体系，重新建立的过程，从亚里士多德，到牛顿，再到爱 ...

嗯，等下一个爱因斯坦出现，再推翻/拓展新的物理知识与认知。

Seawave

对宇宙的了解就像对上帝的了解一样，从来没有完整过，谁见过呢？

dunkerlc

dootbear 发表于 2024-12-11 11:11
嗯，等下一个爱因斯坦出现，再推翻/拓展新的物理知识与认知。

是的，我们还处于爱因斯坦的时代，从1916年他提出广义相对论，并预言引力波的存在，我们花了整整100年，在2016年终于发现引力波是真的存在。

西门吹风

dootbear 发表于 2024-12-11 08:59
中文的宇宙的意思是包括了所有星系，超星系，星系团，超星系团的地方。

目前人类已知的宇宙只有一个。

不得不感叹天地之大，造化之神奇，不可解释的迷之多。
然而很多人仍然坚信自己是从猿…..单细胞生物进化来的，源于闪电在海洋中产生的氨基酸。难道庞大的不可知宇宙中再没有智慧生命？他们的海洋、闪电、氨基酸又是什么形态的？

pray1997

“可能”两个字是不是太过狂妄自大了？

WayneOZ

红版每次翻译的宇宙方面的文章都读得津津有味，感谢！

blackbutt

暗物质的概念只不过是个理论，也许根本就是错的。天文学家连黑洞都没搞清，就急于解释更大的天文现象。黑洞基本和宇宙同龄，又在不停地吞噬星体，可以想像黑洞里的物质有多少，但又是观察不到的，也许其效应和所谓的暗物质差不多？

goal

不可能的可能

hikeman

人类对宇宙的理解随着科学技术的发展不断深化，但相对于浩瀚的宇宙，这种理解仍然非常有限。

已知的宇宙信息
1、可观测宇宙：人类可以观测的宇宙直径约为930亿光年，这是由光速和宇宙年龄（约138亿年）决定的。超出这一范围的部分仍然无法观测。

2、宇宙的组成：

• 普通物质：宇宙中约4.9%是由普通物质组成的，例如形成恒星、行星和生命的原子。
• 暗物质：约26.8%是暗物质，这是一种不可见但通过引力效应被间接检测到的物质。
• 暗能量：约68.3%是暗能量，这是一种推动宇宙加速膨胀的神秘力量，其本质尚未确定。
  

3、宇宙结构：宇宙由星系组成，这些星系聚集成星系团和超星系团，形成了类似“宇宙网”的巨大结构，其间分布着空洞区域。

4、基本物理定律：广义相对论、量子力学和粒子物理标准模型描述了不同尺度上物质和能量的行为。然而，这些定律在某些领域（例如引力与量子力学的交汇处）尚未统一。

5、宇宙演化：
大爆炸理论：解释了宇宙从一个热而密的状态开始并逐渐膨胀的过程。
宇宙微波背景辐射（CMB）：提供了大爆炸后38万年的宇宙快照。

未知与未解之谜

1、暗物质与暗能量：尽管有间接证据支持其存在，但它们的确切性质仍然未知。

2、可观测宇宙之外的区域：宇宙可能是无限的，也可能是多元宇宙的一部分，其最终形状和大小仍属猜测。

3、基本力的起源：科学家尚未成功统一引力与量子力学，也未完全理解基本力的起源。

4、宇宙的终极命运：宇宙是会在“热寂”（Big Freeze）、“大坍缩”（Big Crunch）还是“撕裂”（Big Rip）中结束，取决于暗能量的特性和宇宙的总密度。

技术与观测进展

• 天文望远镜：哈勃太空望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜等设备提供了对星系、系外行星和宇宙现象的详细观察。
• 粒子物理实验：如CERN的大型强子对撞机，通过研究物质的基本组成和宇宙中的基本力来拓展认知。
• 宇宙学调查：例如斯隆数字巡天计划（SDSS），绘制了宇宙的大尺度结构。
  

视角与意义

尽管本批次人类对宇宙的理解已取得重大突破，未知的领域仍远超已知。这种探索充满挑战，也令人谦卑，使宇宙学成为一个不断发展的领域。