宇宙膨脹的速度有多快？地球附近與地球遠處的膨脹速度，竟有「無法解釋的差異」

服役逾三十年的NASA哈伯太空望遠鏡靜靜望著太空，科學家利用它觀測的數據和計算宇宙膨脹速度，歐洲太空總署也利用普朗克衛星觀測的宇宙微波背景輻射，算出另一組（距離地球較遠的）宇宙膨脹速度，這兩個數字卻出現無法解釋的差異，科學家懷疑這其中有目前物理學尚無法解釋的成因，或需要解析度更高的韋伯望遠鏡提供新數據繼續研究。

1990年4月24日哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）發射升空時，計算宇宙膨脹率是其中一個主要目標。哈伯望遠鏡在過去三十年間幫助科學家觀測並修正宇宙的膨脹速度，美國有線電視網（CNN）報導，哈伯觀測到超過四十座星系，包括週期性膨脹、收縮的脈衝變星（pulsating variable）和爆炸、釋放輻射的超新星（supernovae）等天體，科學家利用這些資訊和數據當作標記，進而測量、推算宇宙距離和宇宙膨脹率。1998年，科學家發明了「暗能量」（dark energy）來說明宇宙加速膨脹。

但是科學家發現另一個難題：大爆炸之後，地球附近的宇宙膨脹速度和距離較遠的宇宙膨脹速度之間，存在著無法解釋的差異。科學家認為需要新的物理學說來研究這個差異，美國太空望遠鏡科學研究所（STSCI）與與約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins University）的天體物理學家里斯（Adam Riess）是2011年諾貝爾物理學獎得主之一，他表示：「你藉由望遠鏡得到最精準的宇宙膨脹測量。這就是建造哈伯望遠鏡的目的，運用最好的技術達成目的。」

哈伯望遠鏡以美國天文學家哈伯（Edwin Hubble）命名。在哈伯之前，另一位天文學家勒維特（Henrietta Swan Leavitt）在1912年發現了造父變星（Cepheid variable）的明暗變化週期，哈伯由此出發進行研究，然後在1920年代發現銀河系以外的星系，拓展人類對宇宙的想像。哈伯的研究成果揭露了人類的銀河系並不孤單，而哈伯後來也發現了宇宙在大爆炸之後，依然持續擴張。

哈伯常數的觀測與計算（NASA）

2011年諾貝爾物理獎由珀爾馬特（Saul Perlmutter）、施密特（Brian Schmidt）里斯三人獲得，他們為宇宙擴張研究立下新的里程碑，藉由觀測遙遠的超新星，測量出宇宙加速膨脹的速度。里斯繼續領導研究團隊「SHOES」（Supernova, H0, for the Equation of State of Dark Energy）探究宇宙膨脹率。

科學家創造出「宇宙距離階梯（cosmic distance ladder）」的概念以幫助估算宇宙的年紀，並研究宇宙的組成基礎。多個天文學家團隊使用哈伯望遠鏡的觀測數據，測算出哈伯常數為73±1公里／（秒‧百萬秒差距），每百萬秒差距相當於326萬光年，這也就是宇宙膨脹率。加泰隆尼亞高等研究院（ICREA）與巴賽隆尼亞大學宇宙科學研究所（ICCUB）的天文學家維爾德（Licia Verde）表示：「哈伯常數是非常特別的數字，我們可以像針線一樣，用它穿梭過去與現在，測試我們對宇宙的認識。這需要非常大量的精密作業。」

然而歐洲太空總署（ESA）的科學家測算出的宇宙膨脹率卻與上述有所出入。ESA的普朗克衛星（Planck）在2009至2013年間測量大爆炸留下的宇宙微波背景輻射（cosmic microwave background）解析宇宙，科學家利用普朗克的觀測數據以及宇宙標準模型理論，他們得出的宇宙膨脹率比利用哈伯望遠鏡算出的速度還要慢，算出哈伯常數為67.5±0.5公里／（秒‧百萬秒差距）。

2021年12月發射升空的韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）解析度比哈伯望遠鏡更高，可以提供比哈伯更清晰的觀測數據和影像，或許可以幫助科學家了解兩種宇宙膨脹率的成因，許多學者對此躍躍欲試，里斯說：「其實我並不在乎膨脹率具體是多少，但我喜歡用它來了解宇宙。」

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