我们生活在一个奇怪的宇宙中，充满了自远古以来一直困扰人类的无法解释的现象。科学家们拼凑出了一份关于宇宙的粗略指南，称为Lambda冷暗物质模型（简称∧CDM），或者更简单地说，是宇宙学的标准模型，但许多谜团似乎并不符合这一得到充分证实的框架，尤其是近年来我们对空间的看法越来越精确。

科学家们现在特别关注两种宇宙性质的不同测量所产生的棘手的张力：我们的宇宙正在膨胀的速率，称为哈勃常数，以及一个称为西格玛-8（σ8）的值，该值描述了物质如何在大宇宙尺度上聚集在一起的变化。

令人费解的是，在空间中测量这些属性的努力得到了不同的值。当哈勃常数是基于对作为空间尺度的明亮恒星的观测来测量时，它的速度大约为每百万光年50400英里/小时。然而，当使用宇宙微波背景（CMB）进行测量时，它是宇宙中最古老的光，每百万光年每小时46200英里。同时，与其他观测技术相比，当使用CMB测量时，西格玛-8的值是不同的。

本质上，这意味着我们对宇宙和现实结构的基本理解可能存在潜在的严重缺陷。作为回应，世界各地的科学家现在正试图解决这些紧张局势。

事实上，这些不一致性激发了一系列研究，探讨解决这些问题的可能方法，特别是哈勃张力，它吸引了更多的注意力。宇宙学家一直在想象具有可变参数的可能宇宙，希望有朝一日，不知何故，他们可能会偶然发现一个模型，在这个模型中，所有的参数都加起来了。

这些努力在一定程度上是由人类理解周围环境的先天需求推动的，但它们也代表了一种更广泛的追求，即用更完整的宇宙肖像来微调或最终取代∧CDM。

“哈勃的差异，甚至可能是西格玛-8差异，可能是我们在∧CDM模型中观察这些裂缝的第一个线索，”加州大学戴维斯分校理论物理博士生阿萨兰·阿迪尔在电话中说。“但话虽如此，它被证明是如此具有弹性，我不确定解决方案将从何而来。”

根据该团队的研究，阿迪尔和他的同事最近在“同时缓解这两种紧张局势”方面进行了新的尝试，使用了一种称为“精髓”的理论量子场。该研究上个月发布在预印本网站arXiv上，未经同行审查。“精粹”是暗能量的一种解释，暗能量是驱动宇宙膨胀的未知力量的术语，在之前对这些张力的研究中已经被引用。

研究人员警告说，他们的发现不能作为一个总体解决方案，但研究称，该方法“发现了向宇宙中添加精华成分的有趣结果”。阿迪尔还指出，他们的特定模型避免了缓解一种紧张局势只会加剧另一种紧张局面的共同结果，他的教授、加州大学戴维斯分校宇宙学家内曼贾·卡洛珀称之为“宇宙捕鼠”游戏

“你解决了一个问题，另一个问题就会出现，”阿迪尔说。“这实际上说明了实验者的力量。我们今天有如此惊人的数据。CMB是130亿年前发出的第一束光，我们可以绘制这束光的精细地图，并由此推断出这些细微的细节，即我们宇宙的指纹。有很多建议可以解决这个问题（哈勃望远镜）差异，但它们会使西格玛-8差异更严重。”

谢菲尔德大学皇家学会多萝西·霍奇金研究员埃莱诺拉·迪瓦伦蒂诺领导了对这些紧张局势的全面审查，并探索了解决方案的精髓。她指出，问题的出现是因为“所有参数都是相关的。”

迪瓦伦蒂诺在一封电子邮件中说：“一旦你修改了其中一个，其他的也会相应地改变。”。“在大多数模型中，增加[哈勃]意味着同时增加[西格玛-8]，反之亦然。因此，很难找到表现不同的模型。”

虽然阿迪尔和他的同事得出了较低的哈勃常数和较高的西格玛-8值，为解决方案提供了一个有希望的一瞥，但他表示，这幅新照片与其他观测数据并不一致。

“这篇论文和其他许多论文一样，试图用一种替代方案来解决紧张局势，”迪瓦伦蒂诺在谈到Adil团队的研究时说。“不幸的是，目前提出的数百个模型中没有一个能够以足够的精度“说服人们”真正解决这些问题。”

她补充说，引力波是时空中的涟漪，它可能提供另一种独立的哈勃常数测量方法，从而揭示这个长期存在的问题。这一新数据将有助于科学家评估∧CDM的可能陷阱，并洞察其他主要谜团，如暗能量和暗物质的性质，暗物质是构成宇宙中大多数物质的未知物质。

迪瓦伦蒂诺说：“我认为∧CDM模型是当前宇宙学探测器的合适模型，基于完全未知的量，如暗物质和暗能量。”。“我认为[哈勃]和[西格玛-8]张力是∧CDM模型在一阶近似下良好的第一个迹象，但它不是最终的结论性情景。

在这一点上，这些张力只是科学家在∧CDM矩阵中发现的众多故障中的两个。它们代表了在大范围内存在的一些差异，与预期相比，这一类别还包括一些令人头痛的问题，如锂元素在可观测宇宙中的奇怪缺失。科学家们还发现了该模型在较小尺度上面临的一些挑战，例如卫星星系围绕较大星系的轨道出现了奇怪的同步，这与关于更混乱和更多样化轨道的预测相冲突。

这些谜团对宇宙学家来说可能令人沮丧，也可能令人振奋，但正如阿迪尔所指出的，它们最终源于观测技术的惊人进步，使科学家能够以前所未有的精度测量难以捉摸的宇宙特性。

宾夕法尼亚大学粒子宇宙学中心的博士后、宇宙学家坦维·卡尔瓦尔也强调了这一点。他对哈勃和西格玛-8的张力感到困惑，并开发了迷人的潜在解决方案。

“如果有任何轻微的偏差，我们现在可以看到，”卡瓦尔在电话中说。“我希望这些紧张局势会发生这种情况，因为如果我们开始了解暗物质和暗能量到底是什么，以及宇宙如何运行，那将是非常美妙的。我们真的对∧CDM吗？我们还远吗？”

同时，她告诫不要将紧张局势仅仅视为对∧CDM的挑战，因为这并没有捕捉到探索宇宙的全貌。毕竟，许多宇宙模型已经来了又走了，而∧CDM只是下一个有待解决的问题。

“我们应该始终理解∧CDM从来就不是长期目标，”Karwal说。“这是合乎逻辑的下一步。没有任何东西被破坏。这是我们下一步要做的。”

作者：小盖