另一个宇宙入侵的产物!天文学家:它违背了宇宙学原理
根据宇宙学原理,尽管宇宙中存在大量星系、星系团等结构,但在10亿光年的大尺度上,宇宙应该是均一的。然而,陆续涌现的天文学观测却向其提出了挑战。如果宇宙学原理是对的,那么一个惊悚的候选理论是:在更高维度的空间里,另一个宇宙与我们的宇宙相遇,产生了这些横亘几十亿光年的神秘物体。
在星罗密布的星系团间,一个直径20亿光年的巨型空洞;
由巨大的类星体构成,横亘40亿光年的弦;
由高能的伽马射线暴构成,占据可观测宇宙6%的巨大的环……
随着我们对宇宙的观测变得更加清楚,天文学家发现了一系列巨大的结构,它们比我们以前所知的任何天体都要大。关于这些结构的问题只有一个:它们原本都不应存在。
巨型结构挑战宇宙学原理?
地球在宇宙中的位置并不特殊。这一观点经哥白尼提出后,已经成了天文学家的基本共识。此后,天文学家该原理的适用范围延伸至整个宇宙:宇宙中没有任何特殊的位置,这也被称作宇宙学原理。在恒星系统、星系和星系团层面上或许有一些不均匀的地方,但是在更大的尺度上,宇宙应该是均一的。宇宙中不应该有星系构成的巨大的墙,不应该有空荡荡的地方,也不应该出现巨大的结构。
因此,最近涌现出的发现搞得天文学家们有点紧张。但是解决方法也同样充满争议。有研究者宣称这些巨大的结构是另一个维度的投影。如果他是对的,我们将能够首次证实,在我们的宇宙之外还有另一个宇宙存在。而且由于这些巨大的结构并不是我们宇宙中的实体,宇宙学原理也依然成立。
宇宙中存在特殊区域的想法是为现代宇宙学所不容的。英国朴茨茅斯大学宇宙学家Seshadri Nadathur说:“自文艺复兴以来,我们所有的工作都是反对这一想法的。”这一观点也使得用广义相对论来解释宇宙演化的任务变得更加复杂。“爱因斯坦方程在宇宙均一的前提下好解多了。”Nadathur说。但至少目前,宇宙学原理还仅仅是一种猜想。没有任何证据表明这是对的,而已有的证据似乎越来越多地反对这一观点。
就拿那个20亿光年宽的巨型空洞来说,它的发现者之一,西班牙巴塞罗那高能物理研究所的András Kovács说:“那部分宇宙的星系数目比平均值要少10000个。”根据最新的数据,天文学家相信宇宙学原理在大约十亿光年的尺度下一定是对的。在这一尺度下,任意给定区域的物质多少都是相近的。这个巨洞的宽度几乎超过这一界限一倍,看起来十分显眼。Kovács团队称这个洞为超巨洞,并相信这个洞有可能解释宇宙微波背景辐射中巨大的冷斑,一个困扰天文学家十几年的问题。
超巨洞还不算是最大的问题。2012年,英国中央兰开夏大学的Roger Clowes团队宣布发现了一个40亿光年长的巨大线状结构,比超巨洞还要大一倍多。“我们当时想"这是什么?"很明显那是非常不寻常的东西。”Clowes说。这一次并不是空间中有一个空洞,而是有的位置异常拥挤。这一结构被称作巨型超大类星体群,包含73个类星体(类星体是指非常遥远,极度明亮的活动星系核)。天文学家在20世纪80年代早期就知道类星体总是聚在一起,但是尺度如此巨大的类星体群还前所未有。

2015年,匈牙利的天文学研究团队发现了一个巨大的伽马射线暴(GRB)群,伽马射线暴即为由遥远星系发出,能量极高、寿命短暂的能量爆发。发射GRB的星系看起来组成了一个直径达56亿光年的圆环,占据了6%的可观测宇宙。“我们真的没有预料到会发现这么大的结构,”来自匈牙利康科利天文台,领导这项研究的Lajos Balázs说。这个尺度比宇宙学原理预言的宇宙应该呈现均一结构的尺度还要大五倍。[page]分页标题#e#
宇宙学原理在我们对于宇宙的理解中占据了非常基本的位置,所以这样明显的反例让天文学家和宇宙学家都很不舒服,甚至这些现象的发现者也不例外。谈到构成GRB大环的强烈闪光时,有人认为其周围可能存在其他星系,这些星系的光因为没有GRB而显得没那么亮。这就像一间黑屋子中均匀分布着电灯泡,而如果只有一部分是亮的,你就有可能对灯泡的分布得出错误的结论。“这个大环并不一定违反了宇宙学原理。” Balázs说。![]() ![]() ![]() 重合的宇宙膜 巨型超大类星体群同样引起了激烈的争辩。“我认为这根本不是什么结构。”Nadathur说。2013年,他发表了一篇研究Clowes团队数据分析算法的论文,计算了随机分布的类星体在这种算法下形成结构的可能。他说:“即使什么都没有,用他们的算法也很可能看到某些结构。”但是类星体群的存在也并未因此被直接否认。 Nadathur认为超巨洞和类星体群一样,都是可以和宇宙学原理兼容的。他说:“该原理并没有说不能出现涨落,只是说在大尺度上宇宙应该是均一的。”简单地说,就是超巨洞这样的结构并不是不可能出现,只是不会有太多。但是萨斯喀彻温大学理论物理学家Rainer Dick认为,这种忽视宇宙巨型结构的做法是不对的。事实上,他认为接受这些结构才能更好地维护宇宙学原理。相反,这是其他维度侵入我们维度的第一手证据,我们原本平滑均一的宇宙正是因为其他维度的入侵才有了这些异常的现象。 这个提议似乎胆大包天,但是它是基于坚实的理论基础提出的。一方面,我们所处维度之外的维度并不是什么新事物。几十年来,许多理论学家都将额外维度的存在视为统一广义相对论和量子力学的最大希望。这两个理论共同构成了20世纪物理学的基础,前者处理的是尺度很大的物体,后者处理尺度很小的物体。如果将这两种完全不同的理论结合,就会得到足以囊括宇宙万物的万有理论。 由弦论延伸出来的M理论是万有理论的候选者之一,它认为我们生活在11维的宇宙中,其中有7个维度都紧紧卷曲起来,以至于我们无法看到。M理论十分优雅,数学上也颇具吸引力,有许多影响力很大的支持者。但是M理论有一个巨大缺陷:没有办法做出准确的预测,所以也就没有办法证明它是对的。Dick的工作将弦论拓展为了膜理论,而膜理论或许可以做出预言,也可能解决宇宙学原理的问题。 [page]分页标题[/page]膜理论的核心思想是,我们的宇宙是一层四维的膜,这层膜漂浮在额外的维度中,这些额外维度里也有许许多多相似的膜。这样的想法和我们已有的引力理论并不矛盾,Dick说,因为“你可以加入无限多的额外维度,但最终仍然可以得到广义相对论”。 尽管其余的膜因为占据额外的维度而无法直接观测,但膜理论认为我们或许可以观测到相邻的膜和我们的膜重合时产生的效应。 |

- AMD助力微软Windows 11 为用户带来强大、可靠的计算能力2021-10-09 16:20
- 游戏玩家为之疯狂!Chinajoy2021 AMD展台那些火爆的瞬间2021-08-02 15:39
- 全场最佳 AMD Chinajoy2021展台圆满收官2021-08-02 15:38
- AMD 锐龙5000G系列处理器正式亮相Chinajoy20212021-08-02 11:50
- 极速制胜 制霸游戏 AMD携多款游戏神器扬威Chinajoy2021-08-02 11:44
- 央视《新闻联播》头条聚焦铁建重工,聚力攻克“卡脖子”技术难题2021-03-22 11:08
- 刚刚!我又上央视新闻联播头条了!2021-03-22 11:04
- 中国电科(3月1日-3月7日)要闻回顾 | 资讯轻阅读2021-03-22 10:47
- 我国将建第一个国家公园:为何是三江源2021-03-22 10:43
- 美国硅谷上演“大逃亡”:郊区成科技精英避难所2021-03-22 10:41

- 11:28恩捷李晓明:湖南恩捷亮相高峰论坛,展现固态电池领域实力与发展决心
- 10:57JJ 斗地主:以禁止赌博为原则,打造纯净游戏平台
- 10:01苏州稻香村牡丹鲜花饼焕新上市 颜值、口味全面升级!
- 16:27推出新一期股票激励计划,舍得酒业凝聚发展共识,着眼长远
- 08:45中创碳投发布《亚洲地区主要商业银行气候相关信息披露洞察(2024)》
- 08:33周大生经典“哇!故宫的二十四节气”绘就玉兰与春意的永恒诗篇
- 17:51寿山福海公建民营机构样板受瞩目,政企合作共促养老产业高质量发展
- 17:50寿山福海公建民营机构样板受瞩目,政企合作共促养老产业高质量发展
- 17:36复兴正当时!沱牌特级T68引领沱牌加快成为“名酒典范”
- 15:07恩捷李晓明:凭创新实力闪耀“2024新经济企业TOP500”榜单
- 16:55梵高《野玫瑰》与周大生梵高Van Gogh系列:艺术与情感的传承与升华
- 10:48JJ 斗地主:严守禁止赌博准则,全方位打造棋牌游戏健康新局面
- 16:15东方药林受邀参加“2025共筑满意消费3·15企业直播联盟”活动
- 15:54宜享花:科技赋能金融,助力民营经济高质量发展
- 14:37沈丘县开展“世界水日”“中国水周”主题宣传活动
- 15:06青花墨韵,周大生珠宝X国家宝藏联名系列以匠心传承风华传奇
- 14:38情感链接消费,燕京啤酒塑造多彩“空间”
- 14:02千年楚都要“出圈”! 2025年寿州礼物文创产品设计大赛上线啦!
- 13:583项全球第一!海尔AI空调只供用户“健康好空气”
- 16:06火象社区:专注培养年轻人的财经素养
- 15:37周大生艺术珠宝以匠心雕铸,点亮早春“杏”运
- 15:10寿山福海携手社区启动“爱心小屋”公益助老项目,开启政企联动公益新篇章
- 10:29全美带你看世界·奢享沉浸式海上假期——2025全美世界邮轮之旅
- 15:05恩捷股份李晓明:科技赋能,四登榜单,逐梦高质量发展之路
- 14:45周大生经典以东方·青花系列为媒,演绎女性的优雅与力量
- 12:36以人为本,重新发现 | 「重新发现中国」邀请函
- 10:51JJ 斗地主:牢牢坚守禁止赌博要求,全力塑造棋牌游戏健康新风貌
- 17:39东方药林药业有限公司:从本土到全球,开启大健康领域的璀璨蝶变
- 17:25东方药林:厚植创新创业底色 汇聚向上向善力量
- 11:24从传统到现代,周大生珠宝在中式婚嫁文化的演变与坚守


