想象一下，宇航員乘坐宇宙飛船飛往月球,。此時,，速度表顯示飛船的速度為74千米/秒。但是,，地面指揮中心里的科學家,，通過用精密儀器探測到的距離除以飛船抵達月球的時間，得出的飛船速度為67.4千米/秒,。

速度表和地面儀器都沒問題,，那么，飛船的飛行速度為什么會有兩個,？測量宇宙膨脹速度的天文學家遇到的就是類似的問題,，他們測得的宇宙膨脹速度有兩個。

兩個大圣,？

宇宙膨脹的速度被稱為哈勃常數(shù),。天文學家測得的第一個哈勃常數(shù)為74km/s/Mpc【意思就是說，如果某個天體位于1百萬秒差距（Mpc）的距離,，它離開我們的速度就達到74km/s（千米/秒）,，如果距離遠一倍，速度也會加倍,，從而得知我們的宇宙在膨脹】,。

超新星是恒星演化末期產(chǎn)生劇烈爆炸的一種星體，而天文學家如今已經(jīng)測得大多數(shù)超新星的亮度,。利用“標準燭光”法,，天文學家就可以測得超新星到地球的距離。這種測量方法基于這樣一個簡單的事實：我們所觀察到的蠟燭的亮度,，與我們跟蠟燭的距離相關(guān),。超新星就相當于蠟燭，離我們越遠,，它就越暗,。

由于已知宇宙會膨脹,，那么恒星與恒星之間會相互遠離，接下來,，天文學家需要再測量出超新星遠離地球的速度,。當一顆超新星遠離地球時，光的波長就會變長（光的速度依然不變）,，向紅光轉(zhuǎn)移,，而這種現(xiàn)象被稱為紅移。通過測量紅移,，天文學家再計算出超新星的遠離速度,，之后再除以超新星到地球的距離，就得出哈勃常數(shù),。

利用多個超新星,，或者其他星體計算得出的哈勃常數(shù)也就在74km/s/Mpc上下浮動。但是,，天文學家利用高度精確的普朗克太空望遠鏡,，通過測量宇宙的背景輻射，得出的哈勃常數(shù)卻是67.4km/s/Mpc,。

宇宙背景輻射是指宇宙大爆炸38萬年后所遺留下來的輻射,。在宇宙大爆炸伊始，那時的宇宙是由物質(zhì)和輻射組成的“大鍋燉”,。大爆炸之后,，宇宙不斷地膨脹、冷卻,，當時間過了38萬年，宇宙不再冷卻,，反而保持一定的溫度,，而輻射的痕跡仿佛被“冷凍”在了那個時候，遺留到了今天,。

然而,，現(xiàn)在的宇宙背景輻射與過去的背景輻射影像并不重合，現(xiàn)在的宇宙背景輻射圖像更廣,。天文學家不僅據(jù)此終于確認了宇宙正在膨脹,，而且還可以通過將現(xiàn)今宇宙背景輻射擴大的規(guī)模除以時間，再經(jīng)過其他計算,，精確地計算出宇宙膨脹的速度,。

天文學家認真審視了得出這兩種結(jié)果的過程。他們發(fā)現(xiàn)這兩個宇宙膨脹速度,，從計算和觀測過程上來看,，都是正確的,。但是，真正的“大圣”只有一個,。那么哪個速度才是正確的,？

又是暗物質(zhì)

天文學家推測由于暗物質(zhì)的存在，這才導(dǎo)致了不同的測量方法,，得出了不同的結(jié)果,。如果把暗物質(zhì)的影響考慮在內(nèi)，那么哈勃常數(shù)就會小一些,；如果把暗物質(zhì)剔除在外,，那么得出的哈勃常數(shù)就會大一些。

為了方便理解,，我們可以把暗物質(zhì)比作日常生活中的公路路況,。如果路上堵車越來越嚴重（對應(yīng)著暗物質(zhì)越來越多），那么我們的速度就會慢得多,，到學?；蚬ぷ鲉挝凰璧臅r間就越長；如果我們可以穿透其他車輛（暗物質(zhì)就是被假設(shè)成可以被電磁波直接穿過）,，直達目的地,，那么我們的車速肯定就會快一些。

只是,，關(guān)于暗物質(zhì)的存在,，目前依然沒有更好的證據(jù)。于是,，天文學家也在極力尋找暗物質(zhì)粒子,。中微子是暗物質(zhì)的候選粒子之一，于1956年7月20日被正式發(fā)現(xiàn),。中微子呈電中性,，不參與任何電磁作用和強相互作用，不參與引力作用和弱相互作用,，除此之外,，科學家依然對它知之甚少。為了加深對中微子的了解,，日本將建設(shè)超級中微子探測器,。這臺探測器包括了一個裝滿著2.6億升超純水的水箱，以及4萬個極其靈敏的光探測器,，這些探測器可以捕捉中微子與水分子發(fā)生碰撞的跡象,。

除了繼續(xù)尋找暗物質(zhì)存在的證據(jù)，秉著嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,，天文學家依舊有理由認為,，利用超新星得出的哈勃常數(shù)之所以較大，原因還可能是觀測超新星所用的望遠鏡不夠精確,。所以,，一臺更大、更精確的望遠鏡——魯賓望遠鏡將于2023年,，在智利落成,，它可以探測更多、更遠的超新星,。

另外,，歐洲歐幾里得太空望遠鏡將于2022年發(fā)射。屆時,，它將為天文學家提供更為準確的紅移和引力透鏡的探測,，從而驗證各自的理論?；蛟S到了那時,，天文學家才能確定宇宙真正的膨脹速度。

宇宙是平的,，還是圓的,，又或者是彎曲的？

天文學家為什么要如此費力地弄清宇宙的膨脹速度,？

如果宇宙膨脹速度是74km/s/Mpc,，根據(jù)俄國數(shù)學家亞歷山大·弗里德曼在1922年發(fā)現(xiàn)的弗里德曼方程（現(xiàn)代宇宙學就是基于弗里德曼方程發(fā)展而來），宇宙中物質(zhì)和能量的平均密度等于臨界密度,，那么就說明宇宙是平坦的,。宇宙依然是三維的，在這種情況下,，如果我們向宇宙中發(fā)射兩條平行光束,，那么這兩條光束將永遠地保持平行。在平坦的宇宙中,，蟲洞就不太可能存在，同一物理規(guī)律也將在宇宙各處適用,。

如果宇宙膨脹速度是67.4km/s/Mpc,，宇宙中物質(zhì)和能量的平均密度就高于臨界密度，而這樣的宇宙則是一個封閉的球形,。在這個宇宙中,，如果我們朝太空發(fā)射兩條平行光束,，那么這兩條光束最終會相交在一起,。在這個封閉的宇宙,，蟲洞就有存在的可能,。在這個宇宙的某些地方,，物理規(guī)律會跟地球上的不一樣,。

上述第二個宇宙膨脹速度還導(dǎo)致了一個意外的問題,。天文學家反過來,，先假設(shè)宇宙是封閉的球形,，然后再求得哈勃常數(shù),。最終得出,，哈勃常數(shù)理應(yīng)比67.4km/s/Mpc還要小,！這又是另外一個謎團了。

弗里德曼方程還預(yù)測了第三種宇宙形狀,，那就是宇宙是開放,、彎曲的，類似于一張拱起來的紙張,。當宇宙物質(zhì)和能量的平均密度小于臨界密度的時候,，宇宙就是彎曲的。如果我們朝太空發(fā)射兩條平行光束,，那么這兩條光束會越來越彼此遠離,。在這種宇宙中，蟲洞也更有存在的可能性,，而且在這個宇宙的某些地方,，物理規(guī)律也會跟地球上的不一樣。

盡管天文學家目前只觀測到了兩種宇宙形狀相關(guān)的哈勃常數(shù),，但不代表第三種宇宙形狀相關(guān)的哈勃常數(shù)不存在,。天文學家還需要繼續(xù)努力，弄清真實的哈勃常數(shù)是哪個,，因為,，不同的哈勃常數(shù)決定了我們宇宙的不同命運。