讓我們從宇宙學(xué)原理開(kāi)始，談?wù)勥@些新的觀測(cè)結(jié)果。事實(shí)上，宇宙在任何地方看起來(lái)都不一樣，例如我們腳下的物質(zhì)就與頭頂上的不一樣。物理學(xué)家也注意到了這一點(diǎn)，因此宇宙學(xué)原理更準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，是當(dāng)你在足夠大的距離進(jìn)行平均時(shí)，宇宙中的物質(zhì)是均勻分布的。讓我們來(lái)舉個(gè)例子。

科學(xué)家可以使用協(xié)調(diào)(diào)模型來(lái)計(jì)算這個(gè)距離，這是目前公認(rèn)的宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，它通常也被稱為ΛCDM，其中Λ是宇宙學(xué)常數(shù)，而CDM代表冷暗物質(zhì)。根據(jù)2010年Hunt和Sarkar的一篇論文，宇宙學(xué)原理與物質(zhì)真實(shí)分布之間的距離是根據(jù)協(xié)調(diào)模型計(jì)算出來(lái)的。他們發(fā)現(xiàn)，從大約200-300Mpc的平均距離開(kāi)始，與均勻分布的偏差低于百分之一。300Mpc大約是10億光年的距離。如果協(xié)調(diào)模型是正確的話，那么從這個(gè)距離開(kāi)始，宇宙學(xué)原理應(yīng)該得到很好的滿足。

宇宙學(xué)原理的一個(gè)問(wèn)題是，天體物理學(xué)家有時(shí)假設(shè)它在更短的距離內(nèi)有效，這個(gè)距離可以低至100Mpc。這是一個(gè)不合理的假設(shè)，但它已經(jīng)進(jìn)入了超新星數(shù)據(jù)的分析，并且從中推斷出了暗能量的存在。2011年，宇宙加速膨脹獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2019年，Subir Sarkar發(fā)表的一篇論文表明，如果正確地分析超新星數(shù)據(jù)，而不假設(shè)宇宙學(xué)原理在這么短的距離內(nèi)成立，那么暗能量的證據(jù)就會(huì)消失。不過(guò)，這篇論文沒(méi)有引起科學(xué)家的關(guān)注。

反對(duì)宇宙學(xué)原理的證據(jù)

早在1991年，天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了克勞斯-坎普薩諾超大類星體群，它是34個(gè)類星體的集合，距離我們大約95億光年，延伸超過(guò)20億光年。這顯然太大了，不符合協(xié)調(diào)模型的預(yù)測(cè)。自那以來(lái)，天文學(xué)家又陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多跨度超過(guò)10億光年的結(jié)構(gòu)。從理論上來(lái)講，這些結(jié)構(gòu)不應(yīng)該存在，它們可能是碰巧出現(xiàn)的。這是因?yàn)閰f(xié)調(diào)模型使用了早期宇宙中的物質(zhì)分布，它帶有隨機(jī)波動(dòng)性，因此可能會(huì)碰巧在某個(gè)地方結(jié)出一大塊。

但是，我們可以計(jì)算出這種事情發(fā)生的概率。單是宇宙巨弧出現(xiàn)的概率就小于十萬(wàn)分之一了，其他更大型的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的概率就更低了，因此它們?cè)诮y(tǒng)計(jì)上不可能存在。這意味著越來(lái)越多的證據(jù)表明，宇宙學(xué)原理對(duì)于整個(gè)宇宙來(lái)說(shuō)是一個(gè)糟糕的假設(shè)，它可能不得不被放棄。

參考資料

[2] Colin J, Mohayaee R, Rameez M, et al. Evidence for anisotropy of cosmic acceleration[J]. Astronomy & Astrophysics, 2019, 631: L13.

[3] Wong J H W, Shanks T, Metcalfe N. The Local Hole: a galaxy under-density covering 90% of sky to~ 200 Mpc[J]. arXiv preprint arXiv:2107.08505, 2021.摘自: www.ws46.com