早在20世纪90年代中期，研究宇宙起源、组成和结构的宇宙学家就开始担心他们正面临危机。首先，两位天文学家观察到，宇宙中有一大片区域，直径约为10亿光年，其运动方向与宇宙的普遍膨胀不一致。更糟糕的是，天体物理学家使用当时相对较新的哈勃太空望远镜，已经确定宇宙的年龄在80亿到120亿年之间。问题是:即使是这个范围的高端，也无法解释已知年龄接近140亿年的恒星，这导致了一种荒谬的暗示，即恒星在宇宙出现之前就存在了。“如果你问我，”天体物理学家迈克尔·特纳(Michael Turner)当时对《时代》(Time)杂志说，“要么我们即将取得突破，要么我们已经束手无策了。”但第一个观察从未得到证实。几年后，一种神秘的、仍然未知的暗能量加速了宇宙的膨胀，使它看起来比实际年龄更年轻，这一发现解释了这些不可能存在的老恒星。

然而，现在宇宙学家正面临着一个全新的问题，或者说是几个问题。哈勃常数(以埃德温·哈勃的名字命名，他在20世纪20年代发现了宇宙的膨胀)是显示宇宙膨胀速度的数字;在过去的几十年里，测量的准确度越来越高。然而，仍然存在一些不确定性，因为两种独立的计算方法得出了不同的答案，这就产生了所谓的“哈勃张力”。尽管这些数字并没有太大的不同，但它们之间的分歧足以让理论家们担心。“在粒子物理学中，”加州大学圣巴巴拉分校Kavli理论物理研究所的大卫·格罗斯(David Gross)在2019年的一次会议上说，“我们不会把它称为紧张或问题，而是危机。”

另一个问题是，早期宇宙中物质聚集的趋势与今天物质聚集的方式不一致。它被称为sigma- 8或S8张力，就像“哈勃张力的弟弟或妹妹....”因此，它不那么重要，但值得关注，”太空望远镜科学研究所的亚当·里斯(Adam Riess)说，他因与人共同发现暗能量而获得2011年诺贝尔物理学奖。

这两个问题都可能表明科学家们误解了物理学的一些重大问题，最近发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的一篇论文增加了人们的怀疑，认为可能就是这种情况——至少对S8的张力来说是这样。在所谓的宇宙学标准模型中，宇宙开始时密度几乎是均匀的，但不是均匀的。我们之所以知道这一点，是因为我们能看到的最古老的光，即宇宙微波背景光，显示出天空中从一点到另一点的温度变化很小，这反映了宇宙中能量和物质密度的变化。正如爱因斯坦广义相对论所描述的那样，随着宇宙的膨胀，引力放大了这些变化，创造了我们今天看到的星系团和超星系团的巨大变化。然而，这个过程在某种程度上受到了暗能量的抑制，暗能量是一种仍然神秘的力量，它使宇宙的膨胀加速而不是减慢，它在密度变化变得更大之前就把物质推开了。

在这篇新论文中，科学家们认为，这种对聚类的抑制太大，无法用标准模型来解释。达特茅斯学院(Dartmouth College)的宇宙学家罗伯特·考德威尔(Robert Caldwell)没有参与这项新研究，他解释说，不仅如此，“似乎导致加速的时间与对团块的影响并不同步。”也就是说，抑制所谓的宇宙大尺度结构——由星系、星系团和其他宇宙结构组成的网络，受引力的束缚——的增长开始比你预期的单从暗能量中看到的要晚。作者认为，这一观察结果表明，除了广义相对论之外，可能还有其他一些引力理论在起作用。“这是一个发人深省的分析，”法国拉格朗日研究所的Benjamin Wandelt说，他也没有参与这项研究。“如果是真的，那就太令人兴奋了——但改变广义相对论的代价是高昂的。”

这是真的吗?到目前为止，没有人知道确切的答案。“这是一篇有趣的论文，”俄亥俄州立大学天文学系主任大卫·温伯格(David Weinberg)说，他没有参与这项研究，“但我不会说它本身是一件大事。”然而，他说，这项研究确实“符合一组更大的论文，这些论文可能发现了当今宇宙中物质聚集水平与我们根据宇宙微波背景观测所预测的水平之间的差异。”这些差异小到足以让理论家们警惕，它们可能根本不重要，除非它们都倾向于指向同一个方向，现代密度的变化低于你根据标准模型所期望的。

“如果它们是真的，”温伯格说，“其含义是非常深远的，因为为了解释它，你可能不得不在宇宙尺度上修改引力理论。”而且，他补充道，“这并不容易做到。”(需要澄清的是，这种变化与“修正牛顿动力学”(MOND)不同，后者是一种用来解释暗物质的修正引力理论。在这里，天体物理学家也很难接受修改广义相对论的想法。)

这篇论文的不同之处在于，作者——nhat - minh Nguyen、Dragan Huterer和wenyuewei，都来自密歇根大学——并没有着手解决S8的紧张问题。他们感兴趣的是宇宙膨胀的历史是否与结构增长的历史相一致。“我们预计，”论文的第一作者Nguyen说，“它们实际上是一致的。”他补充说，当研究人员发现情况并非如此时，他们就回去重新检查了他们的分析，以确保他们没有遗漏什么。Nguyen表示:“但我们发现并非如此。事实证明，这种不一致可能是由于在引力和暗能量之上的某种额外的力——这种力会增加暗能量抑制结构形成的趋势。或者它可能表明暗能量本身在某一时刻变得更强，考德威尔说。“这就是我对这篇论文感到兴奋的地方，”他补充道。

不过，考德威尔并不认为这篇论文是决定性的。普林斯顿大学(Princeton University)的物理学家乔·邓克利(Jo Dunkley)也没有参与这项研究，她对此表示赞同。“这很有趣，”她说，“但对我来说，现在就说这显示了宇宙学标准模型存在问题的重要证据还为时过早。”一些科学家，包括普林斯顿大学天体物理学前主席、西蒙斯基金会现任主席大卫·斯佩格尔(David Spergel)，认为这个论点不太有说服力。“[作者]忽略了最近与标准理论一致的测量结果，”Spergel说，他没有参与这项研究。“正如这篇论文所指出的，对(近距离)大尺度结构的分析可能低估了星系风在将气体赶出星系中的重要作用。我不确定我是否会发表这篇论文。”

关于Spergel的第一点，Nguyen同意他和他的同事需要做更多的研究。他说:“我们正在研究更多的数据集，这些数据集来自新的、可能是独立的、针对相同观测结果的实验。”但Nguyen也指出，在Spergel引用的“最近的测量”中，后者的团队实际上参考了Nguyen和他的同事的最新工作，以及将广义相对论作为S8张力的可能解决方案的想法。而且，Nguyen认为，“社区仍然对[风]在和解S8中的作用存在分歧。”

简而言之，包括Nguyen和他的合著者在内的每个人都认为他们的结果并不是决定性的。德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学的Nico Hamaus说:“做这些练习很有用。”“这正是你发现模型漏洞的方式，如果我们真的能证实这些事情，那就真的意味着有些事情是我们不理解的。”但是，即使有明确的确认，哈勃的紧张局势仍然存在，几乎每个人都同意这个问题是一个更大的问题。

“紧张”甚至不是唯一让宇宙学家夜不能寐的事情。在《纽约时报》最近一篇题为《我们宇宙的故事可能开始瓦解》的专栏文章中，罗切斯特大学的天体物理学家亚当·弗兰克和达特茅斯学院的马塞洛·格莱塞列举了宇宙学面临的最棘手的问题。他们主要关注哈勃张力(但有趣的是，不是S8张力)，也指出詹姆斯·韦伯太空望远镜发现的大得惊人的星系是在大爆炸后不久形成的。他们写道:“我们可能正处在一个需要彻底背离标准模型的时刻，这甚至可能需要我们改变对宇宙基本组成部分的看法，甚至可能需要我们改变对空间和时间本质的看法。”

换句话说，敬请期待。