Paul M. Sutter是俄亥俄州立大學的天體物理學家，是太空人和太空無線電的主持人，著有《你在宇宙中的位置》一書。舒特爲Space.com的專家聲音貢獻了這篇文章：論壇版和真知灼見。
20世紀20年代，天文學家埃德溫哈勃發現了人類曆史上前所未有的突破性發現。他發現我們的宇宙還活著。它是動態的，它在變化，它在隨著時間進化。
我們的宇宙在過去是不同的，將來也是不同的。這種差異是由于擴張造成的。隨著時間的推移，星系平均離我們越來越遠，彼此也越來越遠。我們生活在一個膨脹的宇宙中。但它今天的擴張速度到底有多快？天文學家正爲這個答案而掙紮，因爲不同的技術給出了不同的結果，而這個問題的解析可能以全新物理學的形式出現。或者我們只是做錯了什麽。很難說。
我們通過愛因斯坦的廣義相對論來理解宇宙的膨脹。這也是我們如何理解宇宙中所有的引力相互作用。廣義相對論將你在太空中擁有的物質的數量和種類與空間的扭曲聯系起來，從而産生彎曲、褶皺和特征。然後，時空的幾何告訴所有的東西如何移動。引力。
從定義上來說，宇宙是由物質構成的，因此受廣義相對論的制約。大尺度的數量和種類告訴時空如何在相同的大尺度下彎曲，時空的彎曲告訴所有的物質如何移動。所以宇宙的成分會影響膨脹的速度。在宇宙曆史的不同時期，不同的成分占據了主導地位；宇宙由許多事物組成，如正常物質、輻射、暗物質和暗能量。在過去138億年裏，其中一些國家比其他國家占主導地位，影響了當時的增長率。
廣義相對論的方程給了我們膠水從宇宙時間的一個時刻的成分到當時的膨脹率，或者反過來，從當時的膨脹率到成分。這就是方程式的神奇之處：它們在等號的兩個方向前進。這意味著宇宙學家可以出去嘗試直接測量膨脹率，或者嘗試直接測量成分並計算膨脹率。
我們測量宇宙成分的最好工具之一是宇宙微波背景。這是宇宙38萬年前剩下的輻射這是一幅真實的整個宇宙的嬰兒肖像。這種光在很久以前就被釋放了，它一直在太空中航行，直到它像歐洲的普朗克衛星一樣撞擊我們的探測器，幾年前它非常准確地測量了宇宙微波背景。
從這幅畫像我們可以精確地測量宇宙中的成分。有多少正常物質，多少暗物質，多少中微子，多少輻射等等。有了這些材料，我們可以把它們插入廣義相對論，告訴我們宇宙的行爲。然後我們就可以把時鍾從宇宙微波背景的發射到138億年的曆史到今天，並預測現在的膨脹速度。
宇宙微波背景的好處是，它是一個非常幹淨的數據集，上面有大量的觀測數據。這是一個寶藏就在那裏的天空。但當它給我們提供了一個非常准確的宇宙當它還是個嬰兒的時候，我們必須使用模型來嘗試了解宇宙是如何長大的。盡管如此，這是一個相當沒有爭議的方法，所以它給出的今天的擴張率的數字應該是非常准確的。
而且非常准確，但也與其他測量結果不一致。這是一種問題。
我們有方法直接測量我們周圍宇宙的膨脹率，這意味著我們現在有方法直接測量膨脹率。我們通過1a型超新星來測量，一種具有一些非常引人注目和有用的特性的災難性爆炸。
比如，1a型超新星非常明亮，讓我們在數十億光年之外看到它們。其次，它們並不罕見，所以我們可以看到它們經常彈出。第三，我們有方法來估計它們的真實亮度（就像你站在它們面前時所得到的亮度），我們可以把它與我們在天空中看到的亮度進行比較，然後用它來計算距離。然後，通過觀察超新星所在星系的紅移，我們可以建立距離和速度之間的關系。那就是擴張速度
比如，1a型超新星非常明亮，讓我們在數十億光年之外看到它們。其次，它們並不罕見，所以我們可以看到它們經常彈出。第三，我們有方法來估計它們的真實亮度（就像你站在它們面前時所得到的亮度），我們可以把它與我們在天空中看到的亮度進行比較，然後用它來計算距離。然後，通過觀察超新星所在星系的紅移，我們可以建立距離和速度之間的關系。這就是膨脹率（也被稱爲哈勃常數或哈勃速率，以表示對第一次嘗試嘗試嘗試它的人的敬意）。
超新星爆發測量的優點是跳過所有廣義相對論的工作，直接測量我們感興趣的東西。盡管1a型超新星非常擅長提供測量結果，但它們並不完美。它們並不完全像我們所希望的那樣標准和可靠，這意味著我們需要大量的汗水和努力來精確計算它們的距離。
盡管如此，天文學家非常聰明和足智多謀，所以他們能夠解決所有這些問題。但他們得到的數字比從宇宙微波背景預測的要高。這並沒有多大的不同——只是降低了幾個百分點——但是我們現在很擅長測量這些數值，而且不確定性也很小，以至于分歧是顯而易見的，而且是可以統一的。
宇宙學家以前也遇到過這種棘手的問題。早在80年代和90年代，一些天文學家團體預測哈勃膨脹超過兩倍于其他預測。通過簡單的更多的數據獲得了分辨率。隨著我們對宇宙的了解越來越多，高端組開始把他們的數字降下來，低端組開始把他們的數字升起來。他們終于相遇了，隨之而來的是優雅的和諧。