四川
宇宙到底膨胀得有多快？这个看似简单的问题，已经让全世界的宇宙学家争论了十多年。
用两种不同的方法测量，科学家得到了两个对不上的答案。这道横亘在现代宇宙学中央的“裂缝”，被称为“哈勃张力”。
如今，来自法国、美国和加拿大的三位物理学家提出，解开这一谜题的钥匙，可能藏在宇宙诞生之初就已存在的微弱磁场之中。
如今，测量哈勃常数主要有两种方法。
它们一个回望宇宙的“童年”，一个丈量宇宙的“现在”。
第一种是“间接法”。科学家观测宇宙微波背景辐射，也就是宇宙大爆炸留下的“余晖”，再借助标准宇宙学模型推算出今天的膨胀速度，结果约为每秒每百万秒差距67公里。
第二种是“直接法”。科学家观测近邻宇宙中的造父变星和超新星等天体，直接测量它们的距离和退行速度，得到的结果约为每秒每百万秒差距73公里。
67与73，看似只差6，但随着测量精度不断提高，这一差距已经远远超出了误差所能解释的范围。
这就好比用两把尺子量同一张桌子，一把说桌子长1.67米，一把说长1.73米，而且两把尺子都经过了反复校准。
问题究竟出在哪里？是某种测量存在未知的系统误差，还是现有的宇宙学模型漏掉了什么新的物理？
如果是后者，那就意味着教科书上的宇宙图景可能需要改写。
这正是哈勃张力令人着迷又令人头疼的地方。耶达姆齐克直言，哈勃张力是当前宇宙学中最大的问题。
三位科学家把目光投向了一个长期被忽视的因素：原初磁场。这个想法并非凭空而来，此前的理论计算已经暗示它可能影响早期宇宙的演化。
所谓原初磁场，是指宇宙诞生后极早期就已存在的磁场。它们极其微弱，研究给出的最佳强度只有5到10皮高斯，大约只有冰箱贴磁场的万亿分之一。
但即便如此微弱，它们也可能在宇宙演化中留下了不可忽视的印记。
正如一阵微风可以在平静的湖面上留下涟漪，微弱的磁场也能悄悄改变早期宇宙的“剧本”。
在宇宙诞生约38万年时，温度下降到足以让电子与质子结合成氢原子，这一过程被称为“复合”。此前，光子被困在炽热的等离子体中四处碰撞；复合之后，光子终于能够自由传播，形成了我们今天看到的宇宙微波背景辐射。
研究人员认为，原初磁场会让早期宇宙中的物质分布出现细微的“团块”，从而加快氢原子的形成，使复合过程比标准模型预测的更早完成。
复合时间的改变，会影响宇宙学家用来测量距离的一把关键“标准尺”，也就是声学视界的大小。而标准尺一变，从宇宙微波背景推算出的哈勃常数也会随之改变，从而有望缩小两种方法之间的差距。
为了检验这一设想，研究团队花了大约四年时间，开发出首个完整的三维数值模拟，追踪嵌有磁场的原初等离子体中氢原子的形成过程。
他们在模拟中设置不同强度的磁场，再把模拟得到的宇宙微波背景特征与实际观测数据进行比较，看看哪种磁场强度与观测最为吻合。
这项计算任务极其繁重，团队借助了西蒙弗雷泽大学的超级计算机才得以完成。
结果显示，强度为5到10皮高斯的原初磁场，在数据中呈现出一种一致而温和的偏好，统计显著性约为1.5到3个标准差。
阿贝尔形象地说，正是这一点额外的物理，恰好让一切都更吻合了。这种恰到好处的契合，让原初磁场假说显得格外有吸引力。
更有意思的是，这一强度的原初磁场，还可能顺带解释另一个谜团：为什么今天的星系团中存在如此强大的磁场。如果宇宙一开始就有“磁性种子”，后来的磁场便有了来源。
研究人员认为，如果这一结论得到证实，原初磁场将为人类打开一扇窗口，让我们得以窥见远超地球上任何实验所能达到的能量尺度下的物理规律。
不过，科学家们也保持着谨慎。3个标准差的显著性，还远未达到物理学界通常要求的5个标准差的“发现”门槛。
换句话说，这只是一条值得追踪的线索，还不能算作定论。
团队表示，近年来宇宙微波背景的观测精度不断提高，他们需要进一步改进模拟，与这些更精确的数据进行比对。
未来，新一代宇宙微波背景观测项目将提供更加精细的数据，届时原初磁场假说将迎来更严格的检验。
宇宙从诞生的那一刻起，就埋下了无数线索。一缕微弱到几乎无法察觉的原初磁场，或许正是解开宇宙膨胀之谜的那把钥匙。
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