宇宙自大爆炸以来一直在膨胀，但膨胀的速度有多快？这个答案可能揭示出，我们一直认为的关于物理的所有理解，其实都是错误的。
北京时间3月30日，我们都知道宇宙无边无际。但是我们往任何方向看，宇宙中最远的可见区域都在460亿光年左右。但其实这只是我们最好的估计，因为没有人确切知道宇宙到底有多大。
我们能看到的最远距离是光自BIGBANG(或者更准确地说，是BIGBANG射出的微波辐射)以来传播的距离。大约138亿年前，宇宙在一次大爆炸中诞生，此后，宇宙一直在膨胀。但是因为我们不知道宇宙的真实年龄，我们很难确定宇宙在我们看不见的范围之外扩展了多远。
天文学家曾试图用哈勃常数来确定宇宙的膨胀程度。这是对宇宙当前膨胀率的一种度量。哈勃常数可以决定宇宙的大小，包括它的大小和年龄。
我们不妨把宇宙比作一个膨胀的气球。随着恒星和星系(像气球表面的斑点)越来越快地相互远离，它们之间的距离变得越来越大。从我们的眼睛来看，一个星系离我们越远，它消失得越快。
随着宇宙的膨胀，我们的星系正在迅速远离其他星系。
不幸的是，天文学家测量哈勃常数越多，我们基于对宇宙的理解所做的预测就越站不住脚。一种测量方法直接给我们一个确定的值，而另一种测量方法(取决于我们对宇宙其他参数的理解)给出的结果是不同的。要么这两种测量方法是错误的，要么我们对宇宙的认识是有缺陷的。
但是现在，科学家认为他们离答案不远了。当然，这一切都离不开旨在理解哈勃常数本质的新实验和观测结果。
作为一个宇宙学家，这个挑战其实是一个工程上的挑战：如何尽可能精确、准确地测量这个常数？为了解决这一挑战，不仅需要获得测量数据，还需要以尽可能多的方式交叉检查测量方法。从科学家的角度来看，这更像是拼图，而不是解开谜团。
天文学家埃德温哈勃于1929年首次测量了哈勃常数，该常数以埃德温哈勃命名。哈勃常数在第一次测量时被确定为500公里/秒/Mpc或310英里/秒/Mpc。Mpc表示百万秒秒，宇宙距离尺度，相当于326万光年左右。500km/s/Mpc意味着距离地球每增加百万秒，远离我们的星系速度每秒增加500公里。
在哈勃第一次估算宇宙膨胀速率后的一个多世纪里，这个值被一次又一次地向下修正。目前哈勃常数的值在67km/s/Mpc到74km/s/Mpc之间。部分原因是哈勃常数会随着测量方法的不同而不同。
大多数关于哈勃常数差异的解释认为，测量哈勃常数的值有两种方法。第一种方法是观察银河系附近的星系远离我们的速度，而另一种方法选择使用宇宙微波背景(即BIGBANG之后留下的第一束光)。
我们仍然可以观察宇宙微波背景。然而，随着宇宙遥远的区域离我们越来越远，这种光被拉伸成无线电波。20世纪60年代，天文学家首次偶然发现了这些无线电信号。这些无线电信号也给了我们一个了解宇宙最早出现的机会。
——这两股互相排斥的力量，重力向内的拉力和辐射向外的推力，在宇宙之初上演了一场宇宙拔河比赛，由此产生的扰动依然以微小温差的形式存在于宇宙微波背景中。
研究人员可以利用这些扰动来测量BIGBANG后不久宇宙的膨胀速度，然后将其应用到宇宙学的标准模型中来推断当前的膨胀速度。这个标准模型是对宇宙的起源和组成以及我们今天所看到的一切的最好解释。
在最古老的光——和微波背景——的波动中可以观察到早期宇宙的微小扰动。
但是这里有个问题。当天文学家试图使用第一种方法——来观察远离我们的银河系附近的星系的速度并测量哈勃常数时，他们得到了不同的值。
如果标准模型是正确的，那么你会认为两种方法得到的结果——应该与早期观测得到的结果一致。然而事实并非如此。
2014年，欧洲航天局的普朗克卫星首次测量了宇宙微波背景的差异；2018年，再次测量。根据普朗克卫星测量，哈勃常数为67.4千米/秒/Mpc。然而，这个值比像弗里德曼这样的天文学家通过观察附近星系测量的值低9%左右。
2020年，阿塔卡马宇宙望远镜对宇宙微波背景的进一步测量与普朗克卫星数据有关。这从两个方面帮助科学家排除了普朗克卫星出现系统性问题的可能性。那么，如果宇宙微波背景的测量是正确的，剩下的可能只能是以下两种情况之一：1)测量附近星系发出的光，这种方法是错误的；2)宇宙学标准模型需要修改。
天文学家使用一种特殊类型的恒星：造父变星。大约100年前，天文学家亨利埃塔莱维特发现
了这种亮度会变化的恒星，变化的周期为几天或几周。勒维特发现，越明亮的恒星，变亮、变暗然后再变亮所需的时间越长。现在，天文学家可以通过研究这类恒星的亮度脉冲，来准确地判断恒星的真正亮度。通过测量我们在地球上观察到的亮度，再加上光线虽距离增加而变暗，我们可以精确地测量我们与恒星的距离。
弗里德曼和她的团队是率先使用邻近星系中的造父变星来测量哈勃常数的人。他们使用的数据来自哈勃空间望远镜。2001年，他们测量到的哈勃常数值为72km/s/Mpc。
从那之后，通过研究附近星系得出的哈勃常数值一直在72km/s/Mpc上下浮动。另一个也使用造父变星测量哈勃常数的团队，在2019年使用哈勃空间望远镜的数据，得出的结果为74km/s/Mpc。几个月之后，另一组天体物理学家以另一种不同的测量技术（涉及类星体发出的光）得出的哈勃常数值为73km/s/Mpc。
如果这些测量是正确的，这说明宇宙膨胀的速度可能高于宇宙学标准模型下的理论所允许的膨胀速度。也就是说，现有的标准模型——以及我们基于该模型描述的宇宙本质，都需要更新。目前，答案尚不确定。但如果真的是这样，这将给我们了解的一切带来深远的影响。
弗里德曼说：“这或许可以告诉我们，我们所认为的标准模型缺失了某些东西。我们现在还不知道为什么会这样，但这是发现原因的一个机会。”
如果标准模型是错的，那么这可能意味着我们的一些模型——关于宇宙组成的模型，重子（或正常）物质、暗物质、暗能量与辐射的相对量的模型等等，并不十分正确。另外，如果宇宙膨胀的速度确实比我们想象的更快，那么宇宙的年龄可能也比目前公认的138亿年更年轻。
类似造父变星这样的脉动恒星可以用来测量宇宙中的距离，并解释宇宙膨胀的速度。
关于哈勃常数值差异的另一种解释是，我们所在的宇宙部分与其他部分相比，存在不同或特殊之处，正是这种区别扭曲了测量结果。也许不是一个完美的比喻，但是你可以这么想，在上坡或下坡的时候，哪怕你用同样的力度踩油门，汽车的速度或加速度变化是不一样的。这不太可能是我们测量到的哈勃常数值差异的一个最终原因，重要的是我们不能忽视已经为得到这些结果所做的工作。
但是天文学家认为，他们已经越来越接近确定哈勃常数值，以及哪一种测量方法是正确的。
弗里德曼说：“令人兴奋的是，我认为，我们真的能够在相当短的时间里解决这个问题，不管是一年还是两三年。有很多即将出现的新技术，可以提高我们测量的准确性。最终，问题可以得到解答。”
其中一个新技术在是欧洲航天局的盖亚空间望远镜。盖亚空间望远镜于2013年发射升空，一直在以高精确度测量约十亿颗恒星的位置。科学家正在使用一种被称为“视差”的技术，基于这些数据计算恒星之间的距离。当盖亚绕太阳运动时，该望远镜在太空中的有利观测地点也会发生变化。就好比你遮住一只眼睛去看物体，然后再遮住另一只眼睛去看物体，物体的位置看上去会不同。所以，在轨道周期内，盖亚可以在一年中的不同时间观测天体，进而让科学家得以准确计算出恒星远离我们太阳系的速度。
另外一个可以回答哈珀常数值的设备是詹姆斯韦伯空间望远镜。这架望远镜将在2021年末发射升空。詹姆斯韦伯空间望远镜可以通过研究红外波长，进行更好的测量。这样的测量不会受到我们与恒星之间的尘埃的影响。
詹姆斯韦伯空间望远镜上的18面黄金镜片将捕获宇宙中最古老星系发出的红外光。
但是，如果这些新技术依旧发现哈勃常数值存在差异，那么我们确实需要引入新的物理学了。尽管人们也已经提出很多理论来解释这种差异，但都无法完全解释我们看到的一切。每个潜在理论都有缺点。例如，有人提出，早期宇宙中可能存在另一种辐射，但我们已经精确测量了宇宙微波背景，所以这个可能性几乎为零。另一种观点是，暗能量可能会随时间而变化。
这似乎是一个非常有前景的假设，但是目前，暗能量如何随时间变化可能也面临其他限制。暗能量似乎只能以一种不自然的方式随时间变化，看起来也希望渺茫。还有一个解释是，早期宇宙中存在暗能量，之后这些暗能量又消失了。但是，我们没有明显的理由，可以解释为什么暗能量起初存在而后又消失。
因此，科学家们不得不继续探索新的可能性，解释眼下发生的一切。虽然现在我们还不知道合理的解释是什么，但这并不意味着以后不会有合适的想法出现。（匀琳）
世界之大，无奇不有！
宇宙中最硬的物质是“核面食”每立方厘米重达一亿吨以上
宇宙最硬的物质“核面食”被发现，每立方厘米重达一亿吨以上。
据科学家研究发现，在中子星内部存在着一种叫“核面食”的物质，它可能就是人类一直在寻找的宇宙中最硬的物质。一份名为 “核面食的弹性”的研究报告就刊登在《物理评论快报》上， 这份研究报告是由美国加州理工学院的沃尔特·伯克教授，与理论物理研究所，以及印第安纳大学的核理论中心共同研究发表的。
这份报告主要就是介绍，在中子星内部所存在的，宇宙中最坚硬的“面食”。
中子星
中子星是由比太阳大20倍的恒星，在其内部的核燃料消耗殆尽时，外部开始坍塌后形成的很多小星体，这些小星体就是中子星，中子星是已知宇宙中密度最大的星体。
中子星主要由中子组成，只有一小部分电子和质子存在，中子星可以被认为类似于一个巨大的原子核，是在重力的作用下，物质被压缩到与原子核相同的密度。
其密度大得可怕，中子星密度相当于每立方厘米重达一亿吨以上，差不多是水密度的一百万亿倍。
什么是核面食
核面食是存在于中子星内部的一种物质，但是看到它的名字却又觉得非常的有意思，这么坚硬的物质所取的名字怎么跟美食一样。
核面食现在还不可能直接获得实物来研究，因此物理学家使用计算机模拟，来更好地了解中子星内部的核面食。
通过模拟，研究人员发现中子星内部的物质，在不断地向不同方向挤压和推动，相互作用时的运动，会呈现出奇怪但有趣的面食形状。
核面食的表面特征是呈复杂而不规则形状，例如扭曲的管子或者薄片，因为其与各种面食或通心粉都比较相似，例如华夫饼，意大利面和宽面条，因此被称为“核面食”。
通过这些模拟还发现，核面食从表面到中心的坚硬度是逐渐增加的，其中心坚硬度是钢的约100亿倍，这也让其轻松地使其成为宇宙中已知最强的材料。
科学家经过不断的研究还发现中子星和核面食的很多秘密，如这些奇怪的面食状结构可能会限制中子星的运动速度，中子星表面很光滑，并且还存在引力波等，这些诸多秘密还需要持续研究。
文中图片截取自Youtube《El Material Más Fuerte Del Universo》《'nuclear pasta' in the crust of neutron stars is 10 BILLION times harder to break than steel》《Nuclear Pasta_ The Strongest Material Ever》
宇宙能膨胀意味着外面还有空间 那宇宙外面是什么
宇宙能膨胀，意味着外面还有空间，那宇宙外面又是什么？
随着现代天文学的发展，这些问题已经开始得到初步解答。我们所生活的太阳系位于银河系的一隅，银河系属于本星系群的一员，本星系群之上还有室女座超星系团，而室女座超星系团又是拉尼亚凯亚超星系团的一部分。
根据普朗克卫星传回的数据来计算，宇宙的诞生时间可以追溯到大约138亿年前。最初的宇宙是一个无穷小的奇点，后来宇宙不断膨胀，变得越来越大。目前，我们所能观测到的宇宙半径为465亿光年，地球处于中心。
当然，这并不是宇宙的全部，也不是说地球是宇宙的中心。因为光速和宇宙诞生时间的限制，遥远宇宙的光还没有足够的时间来穿越浩瀚的空间，到达地球上，所以我们根本看不到可观测宇宙之外的宇宙。
宇宙微波背景辐射表明，宇宙是各向同性的，所以可观测宇宙里面和外面看起来都是差不多的，都存在各种星系，星系中又包含着很多的恒星。由于空间的超光速膨胀，目前的宇宙其实非常大，我们所能看到的宇宙只是整个宇宙的一小部分。
但我们无法接收到可观测宇宙外面的光，所以我们并不能直接测量出整个宇宙的尽头在哪里。根据已有数据的推测，整个宇宙的半径可能达到12万亿光年，或者比这大得多。
需要注意的是，诞生宇宙的奇点最初并不在一个巨大而又空无的空间中，宇宙没有膨胀到虚无的空间中，而是奇点的膨胀创造了空间本身。另一方面，空间的膨胀不受相对论限制，其膨胀速度远超光速。
既然我们无法知道整个宇宙的确切大小，也就不清楚宇宙的外面到底有什么。不过，基于现有理论和观测数据，我们可以对宇宙的外面进行一番合理推测。
这个问题要从宇宙形状说起。根据爱因斯坦的广义相对论，物质和能量会压弯原本平坦的空间。宇宙中存在着很多的物质和能量，那么，空间会被弯曲到什么程度呢？
第一种可能性，宇宙中的物质和能量密度等于宇宙临界密度，整个宇宙空间将会是平坦的。第二种可能性，宇宙中的物质和能量密度较低，宇宙空间将会是开放的。第三种可能性，宇宙中的物质和能量密度较高，宇宙形状将会是封闭的。
对于平坦或者开放的宇宙，整个空间将会无限延伸，没有尽头，所到之处皆为宇宙。对于封闭的宇宙，空间是有限的，但宇宙是无界的，这就像有限而无界的地球那样。
如果我们生活在封闭的宇宙中，我们很难想象宇宙的外面是什么。因为我们是三维空间的生物，根本无法直观想象四维乃至更高维度的空间是什么样子。如果我们能够跳出三维空间，去往更高的维度，也许就能看到宇宙的全貌和宇宙的外面。
一些人猜测，宇宙的外面也许还有其他宇宙，那里的物理定律跟我们不一样，例如，光速的大小不一样，或者光的传播速度无限快。在不同物理定律的宇宙中，可能会诞生完全不同的生命形式，也有可能死寂一片，就连恒星这样的天体都无法形成。
也许宇宙的外面是我们所熟悉的平行宇宙，它们处在不同的时间线上，我们做出的每一个选择，过去发生的每一件事情，都会“存储”于每个宇宙之中，甚至也包括未来的宇宙。
宇宙的外面究竟存在什么，我们现在根本无法知道，没有科学家能给出确切的答案。也许根本没有宇宙外面，或者宇宙之外的事物远远超出了我们的想象。
世界之大，无奇不有！
