宇宙学的大辩论始于一个世纪前——而仍在进行

我们的宇宙的真实本质的理解依赖在它的扩张的测量上，但宇宙学家们100多年来一直来回争论关于它。

新科学家 By Leah Crane

17 December 2025

哈罗·沙普利与赫伯·柯蒂斯在1920年争论了仙女座星系一样的性质。Bettmann/Getty Images; NASA/JPL-Caltech/UCLA; FM Archive/Alamy

天文学家和宇宙学家不因在形容词上是难以置信的的著名。 以非常大望远镜或欧洲极大望远镜还是甚至大爆炸为例， 但他们关于现在指为‘大辩论’的1920年事件不是错的。

在华盛顿特区的美国国家科学院正是春日，两位伟大的天文学家关于有相反意见的他们指为‘宇宙的尺度’启动一个这个领域中最争议的问题。看到这个宇宙正在扩张。在时间中的每一刻，恒星之间更多的空间正在出现，一切正在变得越来越远分开。而如我们现在知道的它正在越来越快发生。

对在天文学计算中这种扩张被一个叫哈勃常数的数值解释，被天文学家埃德温·哈勃于1929年引入。 但就这个数值刚好是的——这个宇宙中正在多快制造更多的宇宙——早在那之前开始了。 20世纪初，许多科学家认为银河系是整个宇宙，毕竟我们还没有来看超出我们自己的星系的技术。 几个奇怪的墨斑改变了一切。 最初这些墨斑被叫螺旋星云，全球天文学家消耗于一个就是否为它们在我们自己的银河系内还是它们本身真的是星系的争论？

1920年，所有那个争论的终结在“大辩论”中。两位著名的研究家哈罗·沙普利与赫伯·柯蒂斯向公众给出了关于是否螺旋星云包括我们现在叫仙女座星云的是在我们银河系边缘上的小云的准备好了谈话——这会意味着我们的银河系是在那里的唯一星系——还是这个星云实际上属于超越我们自己的银河系之外的，隐含一个更大和更狂野的宇宙。

沙普利的论点是基于叫造父变星的恒星距离的测量，这导致了他相信我们生活在一个约30万光年宽的广袤星系中。 按照夏普利，这比以前的任何人已经认为的更大十倍，没有螺旋星云比这个更远的办法。

另一方面，柯蒂斯争论了这些奇特星云是所谓的“岛屿宇宙”——本质上是其他星系。 他已经观察了叫新星的恒星爆发并发现了仙女座星系比银河系的剩下的有更多的它们。 他究因了如果这只是我们银河系的一小部分，为什么它有比任何其他部分如此许多更多的爆发事件呢？ 此外，螺旋星云似乎正在极端快的运动，没有它们引力上被约束到我们星系并且仍然适合当时流行的天体物理学模型的办法。

两位学者在两场讲座中提交了他们的争论，后续一系列论文，但没有达成结论，讲座的文本记录没有留下。 以我的观点，这不只是“大辩论”，更是“第一次伟大的辩论”。 尽管柯蒂斯最终被证实是正确的，但就哈勃常数的争论——因此我们的宇宙的尺寸和年龄——激烈争论着。 而最近当今的论战是基于比我们在1920年中有的更新和更好数据，但它们被建立在沙普利和柯蒂斯奠定的基础上。

哈勃常数被以叫每秒差距每秒公里的单位测量。 1秒差距略比325万光年大一点，使它成为一个天文学家用于特别宏大的距离的单位。 一个1的哈勃常数会意味着对我们远离我们的在地球上的位置移动离开每秒差距，天体正在以每秒1千公里更快移动离开我们。这样方式思考它：如果空间的每一米变得一厘米更长，那么某些以前1米外的东西的天体刚好一点移动离开，但某些以前1700公里外的东西一整个快的移动离开。 1929年由哈勃他自己计算得出的哈勃常数初始值约为每秒差距每秒500公里，因此他认为对我们移动离开地球一秒差距，星系正在以每秒500公里更快疾驰离开。

这个数字立刻的是有争议的。 首先，如果我们假设宇宙自它发生以来一直以一个均匀速率扩张——某些那时我们做出了的共识假定的事情，虽然现在不再被认为是真实的——那么这会意味着宇宙的年龄约为20亿岁。 而来自岩石的放射性测年法，我们早在20世纪20年代就已经知道地球至少有20亿岁老，如果不是更老。 因此，如果哈勃常数为500，就可能意味着我们的地球的比宇宙更老，这不可能的可能的是真的。

到20世纪80年代，事情已经结晶化如此关于哈勃常数大多数天文学家坚持两种中之一。 这就像一个慢动作 “大辩论”都再来一次一样，这次在法国天文学家热拉尔·德·沃库勒和美国学者艾伦·桑达奇之间。 德·沃库勒认为了哈勃常数约为100，而桑达奇认为了它更低约为50。 他们正在采用相似的方法，但每人指出另一个人的假设和测量的问题。 他们为此来回写长达十余年的论文，双方没有一个松动。

90年代事情再次来移动。当时以哈勃太空望远镜的发射和一个年轻宇宙学家温迪·弗里德曼的加入望远镜再次广泛的证明了。 她领导了成叫哈勃关键项目的，这测量关于各类天体，包括造父变星、超新星其它所谓的标准烛光。这些天体可预测的亮度使它们对理解哈勃常数是如此重要——比我们之前已经获得的远更精确。 该努力最终导致了哈勃常数的一个约为72的数值。 随着时间，所有采用标准烛光来测量距离的方法逐渐趋同在同一数值上。 甚至最新的标准烛光测量正在把持一个每秒差距每秒约73公里的哈勃常数。

这意味着就哈勃常数的争论算是完了，对吧？ 很不的。 早在2000年代初，天文学家开始用宇宙微波背景（CMB）来自爆炸遗留的光测量宇宙的扩张。 虽然所有其他直接测量方法都被指为“本地距离阶梯”，但这种方法依靠测量早期宇宙的状态，用我们的宇宙的最佳模型推演它。宇宙微波背景方法产生一个约为67的哈勃常数。

现在，我们再次有另一个伟大的辩论——如果你数数第三个。 这次它不是50对100，这次是67对73，如此我们正在变得更近。 但每一方是同样的坚称他们的测量没有问题。

就哪个哈勃常数是正确的的争论带有更广泛的争论：两种测量结果都可能是正确的？被称为‘哈勃紧张’这提示随着距离阶梯测量变得越来越精确，以及我们排除了越来越多可能的误差来源，争论是它们都正变得越来越强——这可能意味着我们需要全新的、我们还没有想到的物理学。

这场现代版的“伟大的辩论”是比以往任何时候更复杂的，因此来解决它将甚至是更艰难的，即便双方比以往任何时候是的都一起更接近，要达成一个最后结论我们将需要测量哈勃常数的更独立的方法。 弗里德曼正工作在那些用不同类型的恒星的两个上，其他天文学家正用更异域的方法——涉及分析引力通过宇宙的传播来达到宇宙扩张的完全的独立测量。 现在这场争论激烈着。

https://www.newscientist.com/article/2508410-cosmologys-great-debate-began-a-century-ago-and-is-still-going/