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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

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【中國科學報】大自然的玩笑還是新線索？

2016-06-28 中國科學報王佳雯

【字體：大中小】

語音播報

　　來自哈勃空間望遠鏡的最新觀測結果顯示，現(xiàn)在宇宙的膨脹速度比宇宙學的標準模型預言快了約9%。此項發(fā)現(xiàn)使得天文學家紛紛猜測這是——

　　近日，美國天文學家公布了一項來自哈勃空間望遠鏡的最新觀測。該結果顯示，現(xiàn)在宇宙的膨脹速度比宇宙學的標準模型預言快了約9%。如果相信這一觀測結果，就意味著人們所熟悉的標準宇宙學和諧模型（LCDM）可能存在瑕疵。

　　這讓研究人員不免略感疑惑：難道這一發(fā)現(xiàn)是大自然和人類開的一次不大不小的玩笑？抑或其背后隱藏著重大科學發(fā)現(xiàn)的線索？

　　矛盾點何在？

　　在中科院國家天文臺研究員趙公博看來，上述研究引起宇宙學界廣泛關注，主要原因是在LCDM模型框架內(nèi)其結果與宇宙微波背景輻射以及重子聲波振蕩測量并不一致。

　　“宇宙膨脹速度在宇宙學研究中一直都是熱點，并在很長一段時間內(nèi)都有分歧。不過，這一分歧是逐漸減小的?！敝锌圃簢姨煳呐_研究員陳學雷告訴《中國科學報》記者。

　　據(jù)了解，基于LCDM的理論框架，歐洲空間局普朗克衛(wèi)星實驗通過對宇宙微波背景輻射的精確觀測，給出當今宇宙膨脹速度為66.53±0.62千米/秒/百萬秒差距（km/s/Mpc）。然而，最新測量的宇宙膨脹速度為73.24±1.74km/s/Mpc，比通常認為的速度快了9%。

　　陳學雷介紹說，事實上，9%的分歧差得并不算多。那么，這一研究為何還是引起了相關領域科學家的普遍關注？

　　“差多少要與誤差比才有價值。”陳學雷解釋稱，雖然9%差得不多，但該測量誤差為2.4%，比9%小很多，這從統(tǒng)計學上而言是顯著的。這也說明兩個數(shù)值之間的確存在出入，而科學往往從這些小的出入中發(fā)現(xiàn)新問題。

　　可信度多高？

　　測量數(shù)值與預言數(shù)值出現(xiàn)了偏差，問題究竟出在哪兒？這才是科學家真正關心的問題。依據(jù)陳學雷的判斷，造成偏差有兩種可能性：觀測的系統(tǒng)誤差和理論上被科學家忽略的因素。“從我們的角度而言，更感興趣的是后一種可能。”陳學雷稱。

　　不過，對于該測量數(shù)據(jù)的置信度，也有科學家持較為謹慎的態(tài)度。中國科學技術大學天文系教授蔡一夫告訴記者，“現(xiàn)在的結果只有3σ（99.7%）的置信度，是很低的。通常，實驗上5σ（99.9999%）的置信度才會被認為是證據(jù)。因此，目前只能認為是一個超出標準模型的疑似跡象”。

　　但他補充稱，宇宙加速膨脹在1998年被超新星觀測發(fā)現(xiàn)時，第一組實驗的置信度也只有3σ，而第二個超新星實驗組抱著檢驗之前結果的目的開展實驗觀測后，得到了超出5σ的置信度。因此，蔡一夫認為，科學突破雖然艱難，但對科學發(fā)現(xiàn)的意外結果還是應當保持開放的態(tài)度。

　　采訪中，專家均對該結果為天文學后續(xù)研究帶來的可能影響表示關注。趙公博告訴記者，這一研究結果意味著目前標準宇宙學模型很可能需要擴展，暗能量可能不是廣泛認為的真空能。

　　“如果這一結果正確，很多科學家都要凌亂了?！辈桃环蚋嬖V記者，在天文學研究的歷史上，科學家對于宇宙理論的理解經(jīng)歷了多次消化、更新、再消化的過程。

　　“1998年之前，科學家覺得對宇宙理論已經(jīng)理解得不錯了，后來發(fā)現(xiàn)了宇宙加速膨脹，之后花了近20年的時間才對加速膨脹有了一定的理解。而此次觀測表明，宇宙很可能是超加速膨脹?！辈桃环虮硎荆忉層钪娴某铀倥蛎?，可能需要修改宇宙尺度的引力理論或對現(xiàn)有的宇宙學模型進行更新，對宇宙的認知也將發(fā)生一系列變化。

　　重大發(fā)現(xiàn)線索？

　　利用該研究方法獲得的宇宙膨脹速度相較于通過宇宙微波背景輻射測出的數(shù)值高一些，對科學家而言也并非今天才發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。然而，問題在于，“新發(fā)表的結果，實際上充分檢查了各種可能存在的問題，發(fā)現(xiàn)差別并沒有縮小，反而可能增大了?！标悓W雷說，這就需要科學家去考慮是否在理論上存在一些以往被忽視的因素。

　　“比如，是不是擬合宇宙微波背景輻射的模型不準確。也有人猜想，銀河系所處區(qū)域可能正好是宇宙當中密度偏低的地方，這個地方是不是膨脹速度比別的地方快一些?！标悓W雷表示。

　　這意味著未來從事觀測的研究人員需要盡可能地反復檢驗數(shù)據(jù)。然而，能否實驗上最終確認這一觀測結果也將是一個漫長的過程。

　　在宇宙學研究的歷史上，有很多次由于觀測結果不吻合所產(chǎn)生的矛盾，引導科學家通過引入新模型、考慮新可能性等辦法予以解決，從而帶來了一系列重大的科學發(fā)現(xiàn)?！氨热纾的芰烤褪窃谟^測中這樣發(fā)現(xiàn)的?！标悓W雷說，此次研究是否會帶來新的重大科學發(fā)現(xiàn)還有待進一步研究，但“這很可能是大自然提示我們的新線索”。

　?。ㄔd于《中國科學報》 2016-06-28 第1版要聞)

　　來自哈勃空間望遠鏡的最新觀測結果顯示，現(xiàn)在宇宙的膨脹速度比宇宙學的標準模型預言快了約9%。此項發(fā)現(xiàn)使得天文學家紛紛猜測這是——
　　近日，美國天文學家公布了一項來自哈勃空間望遠鏡的最新觀測。該結果顯示，現(xiàn)在宇宙的膨脹速度比宇宙學的標準模型預言快了約9%。如果相信這一觀測結果，就意味著人們所熟悉的標準宇宙學和諧模型（LCDM）可能存在瑕疵。
　　這讓研究人員不免略感疑惑：難道這一發(fā)現(xiàn)是大自然和人類開的一次不大不小的玩笑？抑或其背后隱藏著重大科學發(fā)現(xiàn)的線索？
　　矛盾點何在？
　　在中科院國家天文臺研究員趙公博看來，上述研究引起宇宙學界廣泛關注，主要原因是在LCDM模型框架內(nèi)其結果與宇宙微波背景輻射以及重子聲波振蕩測量并不一致。
　　“宇宙膨脹速度在宇宙學研究中一直都是熱點，并在很長一段時間內(nèi)都有分歧。不過，這一分歧是逐漸減小的?！敝锌圃簢姨煳呐_研究員陳學雷告訴《中國科學報》記者。
　　據(jù)了解，基于LCDM的理論框架，歐洲空間局普朗克衛(wèi)星實驗通過對宇宙微波背景輻射的精確觀測，給出當今宇宙膨脹速度為66.53±0.62千米/秒/百萬秒差距（km/s/Mpc）。然而，最新測量的宇宙膨脹速度為73.24±1.74km/s/Mpc，比通常認為的速度快了9%。
　　陳學雷介紹說，事實上，9%的分歧差得并不算多。那么，這一研究為何還是引起了相關領域科學家的普遍關注？
　　“差多少要與誤差比才有價值。”陳學雷解釋稱，雖然9%差得不多，但該測量誤差為2.4%，比9%小很多，這從統(tǒng)計學上而言是顯著的。這也說明兩個數(shù)值之間的確存在出入，而科學往往從這些小的出入中發(fā)現(xiàn)新問題。
　　可信度多高？
　　測量數(shù)值與預言數(shù)值出現(xiàn)了偏差，問題究竟出在哪兒？這才是科學家真正關心的問題。依據(jù)陳學雷的判斷，造成偏差有兩種可能性：觀測的系統(tǒng)誤差和理論上被科學家忽略的因素?！皬奈覀兊慕嵌榷?，更感興趣的是后一種可能?！标悓W雷稱。
　　不過，對于該測量數(shù)據(jù)的置信度，也有科學家持較為謹慎的態(tài)度。中國科學技術大學天文系教授蔡一夫告訴記者，“現(xiàn)在的結果只有3σ（99.7%）的置信度，是很低的。通常，實驗上5σ（99.9999%）的置信度才會被認為是證據(jù)。因此，目前只能認為是一個超出標準模型的疑似跡象”。
　　但他補充稱，宇宙加速膨脹在1998年被超新星觀測發(fā)現(xiàn)時，第一組實驗的置信度也只有3σ，而第二個超新星實驗組抱著檢驗之前結果的目的開展實驗觀測后，得到了超出5σ的置信度。因此，蔡一夫認為，科學突破雖然艱難，但對科學發(fā)現(xiàn)的意外結果還是應當保持開放的態(tài)度。
　　采訪中，專家均對該結果為天文學后續(xù)研究帶來的可能影響表示關注。趙公博告訴記者，這一研究結果意味著目前標準宇宙學模型很可能需要擴展，暗能量可能不是廣泛認為的真空能。
　　“如果這一結果正確，很多科學家都要凌亂了?！辈桃环蚋嬖V記者，在天文學研究的歷史上，科學家對于宇宙理論的理解經(jīng)歷了多次消化、更新、再消化的過程。
　　“1998年之前，科學家覺得對宇宙理論已經(jīng)理解得不錯了，后來發(fā)現(xiàn)了宇宙加速膨脹，之后花了近20年的時間才對加速膨脹有了一定的理解。而此次觀測表明，宇宙很可能是超加速膨脹?！辈桃环虮硎?，要解釋宇宙的超加速膨脹，可能需要修改宇宙尺度的引力理論或對現(xiàn)有的宇宙學模型進行更新，對宇宙的認知也將發(fā)生一系列變化。
　　重大發(fā)現(xiàn)線索？
　　利用該研究方法獲得的宇宙膨脹速度相較于通過宇宙微波背景輻射測出的數(shù)值高一些，對科學家而言也并非今天才發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。然而，問題在于，“新發(fā)表的結果，實際上充分檢查了各種可能存在的問題，發(fā)現(xiàn)差別并沒有縮小，反而可能增大了。”陳學雷說，這就需要科學家去考慮是否在理論上存在一些以往被忽視的因素。
　　“比如，是不是擬合宇宙微波背景輻射的模型不準確。也有人猜想，銀河系所處區(qū)域可能正好是宇宙當中密度偏低的地方，這個地方是不是膨脹速度比別的地方快一些?！标悓W雷表示。
　　這意味著未來從事觀測的研究人員需要盡可能地反復檢驗數(shù)據(jù)。然而，能否實驗上最終確認這一觀測結果也將是一個漫長的過程。
　　在宇宙學研究的歷史上，有很多次由于觀測結果不吻合所產(chǎn)生的矛盾，引導科學家通過引入新模型、考慮新可能性等辦法予以解決，從而帶來了一系列重大的科學發(fā)現(xiàn)?！氨热?，暗能量就是在觀測中這樣發(fā)現(xiàn)的?！标悓W雷說，此次研究是否會帶來新的重大科學發(fā)現(xiàn)還有待進一步研究，但“這很可能是大自然提示我們的新線索”。
　　（原載于《中國科學報》 2016-06-28 第1版要聞)

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