如果宇宙并非如科学家认为的那样均匀呢？

# 如果宇宙并不像科学家认为的那样均匀会怎样？ 来源：https://www.wired.com/story/what-if-the-universe-wasnt-as-uniform-as-scientists-think/ 现代宇宙学的基本支柱之一可能开始动摇。《自然》杂志发表的一项研究发现，有证据表明，在最大可观测尺度上，宇宙在各个方向上的表现可能并不相同。 “我们发现的是一个由巨大纤维结构和星系墙组成的网络，它们在数十亿光年的范围内保持对齐和相互连接，”意大利恩里科·费米研究中心物理学研究主任、该研究的主要作者弗朗切斯科·西洛斯·拉比尼说。 ## 宇宙应该是什么样子？ 为了解释这一发现，西洛斯使用了一个比任何数学方程都简单得多的类比。想象一张宇宙地图，其中每个星系都由一个点表示。他解释说，如果宇宙在最大尺度上确实变得均匀，那么应该会有一个点，地图在各个方向上看起来基本相同。就像从远处观看一张照片，其细节会逐渐模糊在一起，直到只剩下几乎均匀的背景。 但西洛斯和他的同事马尔科·加洛波发现的并非如此。 “宇宙在足够大的尺度上变得统计均匀，这一想法使我们能够使用相对简单的数学模型来描述它，”西洛斯说。然而，他们的观测表明，真实宇宙可能比这一图景所设想的更加结构化，并且具有方向性组织。 换句话说，这些巨大宇宙网络的组织结构并不会随着观测宇宙区域的不断扩大而消失。宇宙的最大结构并没有逐渐淡化为无特征的背景，而是在标准宇宙学模型认为这些模式应不再可检测的尺度上，仍然保持着可识别的模式。 ## 没有宇宙箭头，但有持续模式 然而，研究人员强调，这一发现需要一个重要限定条件。它并不意味着宇宙有一个单一的优先轴或方向。 “我们并不是在声称整个宇宙有一个优先方向，就好像空间中存在一个宇宙箭头一样，”西洛斯说。“我们发现的东西要微妙得多。” 图片可能包含自然、夜晚、户外、图案、球体、配饰、天文、月亮和外太空元素。 由暗能量光谱仪器基于数百万个星系的位置构建的宇宙三维地图。特写显示了连接宇宙大尺度结构的纤维和空洞组成的宇宙网。 Courtesy of ESI Collaboration/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor相反，该团队在星系的分布中检测到了在极大距离上持续存在的连贯模式。 随着观测宇宙体积的增加，星系最终应变得与均匀背景难以区分，就像之前类比中模糊的照片一样。“相反，随着我们扩大视野，新的连贯结构不断出现，”西洛斯说。“宇宙网并没有趋于均匀，而是在越来越大的尺度上保持组织性。” 这一结论是二十多年研究的结晶。自21世纪初以来，西洛斯一直试图回答一个很少被直接检验的问题：我们如何真正知道宇宙在足够大的尺度上变得均匀且各向同性？（各向同性介质在各个方向上具有相同的物理性质。） 随着星系目录逐年扩大，天文学家也开始发现比以往认为可能的大得多的结构。这项研究代表了该研究路线的最新一步，引入了一种测量宇宙大尺度结构的新统计方法。 为了验证他们的假设，研究人员分析了由暗能量光谱仪器观测的近4700万个星系的位置，这些星系跨越了约110亿年的宇宙历史。他们并没有简单地寻找一个优先方向，而是开发了一种新的统计技术，能够确定数百万个星系对的取向是否即使在接近1吉秒差距（约32.6亿光年）的尺度上也保持连贯模式。 图片可能包含球体、紫色、天文学、月亮、自然、夜晚、户外和配饰元素。 宇宙网的艺术渲染图。明亮的纤维代表大多数星系聚集的区域，而暗区域对应巨大的宇宙空洞。 Courtesy of NASA’s Goddard Space Flight Center / Scientific Visualization Studio如果未来的观测证实了这些结果，宇宙学家可能需要重新考虑大尺度均匀性实际是如何出现的，以及当前的暗物质、引力和结构形成模型是否完全描述了宇宙的演化。然而，在提出任何科学革命的主张之前，这些发现需要利用更大的数据集，通过作者的方法以及替代方法进行独立复现。 “归根结底，问题不在于我们的论文是对是错，”西洛斯说。“问题在于，大自然是否在告诉我们关于最大尺度宇宙的新信息。如果未来的研究证实了我们的发现，它们将指向对宇宙结构更全面的理解。如果没有，我们也将学到同样有价值的东西——关于我们方法局限性的认识。无论哪种方式，科学都将取得进步。” *这个故事最初发表在*WIRED en Español (https://es.wired.com/articulos/y-si-el-universo-no-fuera-tan-uniforme-como-creemos)*上，并由西班牙语翻译而来。*