哈勃常數：解讀宇宙膨脹的速度之鑰匙

想知道甚麼叫宇宙膨脹，可想像一下你正站在彌敦道的一端，但看著另一邊的人群正漸行漸遠，這個情況就有些像宇宙膨漲。而離開的速度，就是宇宙裡那些星系之間的距離不斷拉遠的速度，就是宇宙膨脹的速度。其實，哈勃常數（Hubble constant）就像一把量度「人群疏散速度」的尺，幫助天文學家揭開宇宙膨脹的秘密。究竟什麼是哈勃常數？它為我們揭示了宇宙哪些深層的故事？這就是我們這篇文章要一同探討的主題。

哈勃常數是什麼？

哈勃常數（符號為 H₀）其實是一個用來表達宇宙膨脹速度的數字。根據最基本的說法，它代表了「每百萬秒差距（Megaparsec, 簡稱Mpc）」的距離上，遙遠星系每秒移開的速度。換句話說，如果一個星系離我們越遠，它遠離的速度就會越快。這個現象早在上世紀二十年代已被美國天文學家愛德溫·哈勃（Edwin Hubble）發現，這也是哈勃常數名字的由來。

數值上，哈勃常數的單位常寫作「公里/秒/百萬秒差距」（km/s/Mpc），即每百萬秒差距遠的星系，每秒鐘平均遠離我們多少公里。簡化來說，哈勃常數就像一張宇宙的「速度地圖」，描述所有距離我們不同遠近的星系，分別以多快的速度遠離我們。

從哈勃定律說起：宇宙正在膨脹

哈勃常數其實來自於哈勃定律（Hubble’s Law）。這條定律指出：星系遠離我們的速度（v），等於它與我們距離（d）乘以哈勃常數（H₀），以公式表示：
v = H₀ × d

簡單例子：假如某個星系距離我們 1 百萬秒差距，而哈勃常數是 70（km/s/Mpc），那這個星系便會每秒遠離我們 70 公里。距離雙倍（2 百萬秒差距）的星系，則是每秒遠離我們 140 公里。這也反映了「越遠的星系，離開得越快」的現象。

這種宇宙整體性膨脹的概念，有點像麵包發酵時上面的葡萄乾隨著麵糰膨脹而互相遠離——所有「葡萄乾」（星系）之間的距離都變大，並不是某個中心在膨脹出去，而是空間本身在伸展。

哈勃常數怎樣量度？一場宇宙的「公里數」爭論

聽起來簡單，那哈勃常數到底是多少？令人意外的是，這個「宇宙速度」數值其實一直有爭議。

最早，哈勃自己在1929年用當時有限的數據，估算哈勃常數高達500 km/s/Mpc，後來發現其實遠遠低估了星系的距離。隨著技術進步，數值逐漸修正。而現今，測量哈勃常數最常見的兩大方法分別是：

宇宙本地距離梯度（Cosmic Distance Ladder）：靠觀測天文現象（如造父變星、超新星等）計算距離和退移速度。
宇宙微波背景輻射（Cosmic Microwave Background, CMB）：用探測極早期宇宙的微波殘餘，配合物理模型間接推算。

但弔詭的是，兩者得到的哈勃常數相差約7%，而且各自觀測結果都極為精確。根據2024年最新研究，本地距離梯度方法多得出 H₀ 約為 73 km/s/Mpc，而 CMB 方法則是約 67.4 km/s/Mpc。這種差異被稱為「哈勃常數緊張問題」（Hubble tension）。

這彷彿兩部準確鐘錶，指時間相差幾分鐘，讓人百思不得其解，引起現代宇宙學熱烈討論。這個矛盾可能意味著我們對宇宙的認知仍有待深化，可能存在未知的物理現象影響測量。

為什麼哈勃常數這麼重要？

那哈勃常數對我們有什麼意義？其實，它直接跟我們對宇宙大小、年齡，甚至未來命運息息相關。舉個例子：哈勃常數越大，說明宇宙膨脹得越快，反過來，宇宙年齡就越短；反之亦然。

以現代哈勃常數推算，宇宙大約有 137 億年歷史。若常數「變大」至 75 km/s/Mpc，宇宙年齡可能縮短至 129 億年。哈勃常數甚至影響我們對暗能量（Dark Energy）、暗物質（Dark Matter）等宇宙成分的理解。因為這些「看不見的東西」如何影響宇宙膨脹速度，是最尖端研究課題之一。