宇宙学最令人头疼的难题之一，答案可能藏在一个意想不到的地方。
长达数十年，科学家们用两种完全不同的方法测量宇宙的膨胀速率，也就是哈勃常数，却始终得出两个对不上号的数字。一边是基于宇宙微波背景辐射推算出的每秒每百万秒差距约67公里，另一边是通过超新星和距离阶梯测量出的约73公里每秒每百万秒差距。两个数字，差了将近10%，误差却只有1%，这种矛盾被宇宙学家称为"哈勃张力"，多年来悬而未决。
如今，来自西蒙弗雷泽大学、蒙彼利埃大学和斯坦福大学的三位物理学家，在《自然·天文学》杂志发表了一项研究，提出了一个耳目一新的解释：问题的根源，或许是一种诞生于宇宙大爆炸最初瞬间的极微弱磁场。
一把被磁场悄悄缩短了的宇宙"尺子"
要理解这个解释，得先搞清楚两种测量方法为何会给出不同的答案。
这张照片由哈勃太空望远镜于2025年7月拍摄，展示了位于鲸鱼座、距离地球28亿光年的阿贝尔209星系团，这是一个巨大的时空扭曲星系团。图片来源：NASA
间接测量法的核心工具，是宇宙学家所说的"声学视界"。大爆炸之后，宇宙中充满了炽热的等离子体，声波在其中传播，直到宇宙冷却到质子和电子结合成中性氢原子为止，这段过程被称为"复合"。声波传播留下的最远距离，成为一把精确的宇宙标准尺，天文学家可以用它来标定遥远天体的距离，进而推算哈勃常数。
问题就出在这把尺子上。
研究团队指出，如果宇宙诞生之初存在极其微弱的原始磁场，那么这些磁场会对等离子体中的带电粒子施加作用，推动粒子更快地相互靠近，从而加速复合过程，让宇宙变得透明的时刻比预期稍早发生。复合过程一旦提前，声学视界的实际长度就会缩短一点点，这把宇宙标准尺就会被悄悄改短。用一把被缩短的尺子去量宇宙，推算出的距离就会偏小，哈勃常数自然就会偏高。
斯坦福大学的汤姆·阿贝尔形容这个逻辑"简单而朴实"："这是对哈勃张力非常直白的解释。"整个宇宙学界为此创建了大量奇异的新理论和新粒子，但这个团队认为，他们的解释可能才是最简洁的那条路。
更令人兴奋的是一个额外发现：能够填平哈勃张力所需要的磁场强度，与能够解释星系团中存在强磁场所需要的原始磁场种子强度，几乎是同一个数值，大约在5到10皮高斯之间。"修正哈勃张力所需的数字，和解释星系团磁场所需的数字，恰好是同一个。"阿贝尔说，"这是一个非常简洁、令人满意的答案。"
首次完整的三维模拟，给出了迄今最精确的检验
美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）绘制的宇宙微波背景辐射图，展现了宇宙诞生约37.5万年后释放的微波辐射。图片来源：NASA/WMAP科学团队
这不是原始磁场与哈勃张力之间的第一次交手。早在2011年，耶达姆茨克和阿贝尔就注意到原始磁场可能影响复合过程；2020年，耶达姆茨克和波戈相又用简化模型估算了这种效应的量级。
但这一次，研究团队迈出了关键一步：他们完成了首次将原始磁场嵌入等离子体的完整三维模拟，直接追踪氢原子的形成过程，而不再依赖简化近似。随后，他们用这些模拟预测了在有原始磁场存在的情况下，宇宙微波背景辐射的涨落图案应当呈现出怎样的形态，并与普朗克卫星的实际观测数据进行了对比。
宇宙微波背景辐射对复合过程的变化极度敏感，任何偏差都会在它精细的温度涨落图案中留下印记。如果磁场的引入产生了与观测不符的预测，这一假设当场就会被排除。结果是：数据没有否定它，反而在1.5到3个标准差之间，显示出对原始磁场存在的温和偏好。
3个标准差还不到宣布"发现"所需的5个标准差门槛，研究者们也坦然承认这一点。"作为理论物理学家，我们常常研究那些成真概率极低的想法。"波戈相说，"而这个想法距离真正成真，并没有那么遥远，这让我们感到真实的兴奋。"
接下来的工作将更加精细。南极望远镜（SPT）、阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）以及下一代CMB-S4实验，将对宇宙微波背景辐射进行比普朗克卫星更高精度的全面测量，届时理论预测也需要以同等精度跟上。
这不是一个已经画上句号的宇宙学故事，而是一扇刚刚推开的门。
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