宇宙微波背景辐射是大爆炸留下的遗迹辐射。图片来源:欧洲空间局
我们平时很少会去想,宇宙到底“长”什么样,它是不是在任何方向上都一模一样?
现在,一个国际科研团队在《现代物理评论》杂志上发表综述文章,宣布了一个有点颠覆性的发现:宇宙可能不是我们想象中那么“匀称”,甚至可以说有点“歪”,像个被挤了一边的气球。
这个发现可不是小事。我们现代所有关于宇宙的理论大厦,也就是如今被广泛采用的“标准宇宙学模型”,都建立在一个基础信念上:宇宙从大的、平均的角度看,在每个方向、每个地方都应该差不多。这就像默认蛋糕液在模具里是完美均匀的一样。但现在,这个“完美蛋糕”的假设遇到了大麻烦。科学家们发现了一个叫作“宇宙偶极异常”的矛盾。
这异常是什么?要理解它,还需从宇宙微波背景辐射说起。这是大爆炸留下的“余温”,如今均匀地充满整个宇宙。科学家早就发现,这“余温”在天空中的温度其实有极其微小的差别:一边稍微热一点点,另一边稍微冷一点点。这个差别非常非常小。以前,大家觉得这很正常,如果我们的银河系在宇宙中快速“飞奔”,那这种差别产生的感觉,就像开车时感觉前方的雨点更密一样。这在宇宙学中,叫偶极各向异性。
按道理说,如果宇宙真是均匀的,那么我们在“余温”里感受到的这种“一边热一边冷”的偶极结构,也应该在遥远星系的实际分布里看到:朝着我们运动的方向,看到的星系应该也稍微多一点。
于是,科学家们去数了宇宙中无数个极其遥远的星系。结果出来了:和预想的完全对不上!星系分布所显示的“歪斜”模式,和“余温”显示的“歪斜”模式,方向对不上,程度也对不上。这就好比你的导航说,你在向北开,但窗外的所有路标都显示你在向东开,这肯定有一个是错的。
更重要的是,这个发现不是单一的观测“看走眼”了。无论是地面射电望远镜,还是观测中红外波段的空间卫星,得到的结果高度一致,这就大大排除了单一仪器出毛病的可能性。
这个结果之所以让科学家特别头疼,是因为它挑战的不是某个计算细节,而是我们理解宇宙的最根本的蓝图。打个比方,如果发现房子窗户有点歪,可能敲敲打打就能修好;但如果整个房子的地基和设计图纸根本对不上,那可能是拿错了图纸,需要换一张了。
不过,转机或许正在到来。未来几年,欧几里得卫星、薇拉·鲁宾天文台等新一代“超级天文相机”将为我们拍摄更清晰的“宇宙全景照”。它们传回的数据,或许很快就能告诉我们答案:人类所在的这个宇宙,究竟是一个规整的球,还是一个我们尚未理解的、更奇妙的形状。
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