這是一幅宇宙網(wǎng)的示意圖，宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)由富含星系的團(tuán)塊和絲狀結(jié)構(gòu)組成，與之相伴的是巨大的星系間空洞，其中大多幾乎沒(méi)有物質(zhì)。在更大的尺度上，宇宙結(jié)構(gòu)似乎趨于平滑，呈現(xiàn)出近乎無(wú)特征的均勻性。

（圖片來(lái)源：馬克·加里克/科學(xué)圖片庫(kù)/阿拉米圖片社）

作者黃湘紅段躍初

《科學(xué)美國(guó)人》于2024年12月31日發(fā)表了這篇名為《我們生活在宇宙的特殊部分嗎？》的文章。作者莎拉·斯科爾斯（Sarah Scoles）通過(guò)深入研究宇宙的相關(guān)現(xiàn)象，對(duì)傳統(tǒng)的宇宙學(xué)原理提出了質(zhì)疑。

研究成果

1. 宇宙的平凡性：一直以來(lái)，人類(lèi)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，地球并非宇宙中心，太陽(yáng)系也不是宇宙中心。在宇宙中存在著眾多相似的星系和行星。宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出均勻分布的狀態(tài)，就像牛奶一樣均勻，這種均勻性被稱(chēng)為宇宙學(xué)原理。宇宙中的物質(zhì)在各個(gè)方向上均勻分布，不存在特殊的位置。

2. 特殊結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)：洛佩茲（Lopez）發(fā)現(xiàn)了名為“巨型弧”（Giant Arc）的星系結(jié)構(gòu)，跨越約33億光年；還有“大圓環(huán)”（Big Ring），是一個(gè)直徑約13億光年、周長(zhǎng)約40億光年的星系環(huán)。這些結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)了宇宙的平滑性。

3. 宇宙微波背景的異常：宇宙大爆炸留下的微波背景輻射存在一些神秘的大規(guī)模波動(dòng)。德拉甘·胡特（Dragan Huterer）指出，這些波動(dòng)并非完全隨機(jī)，且從未得到令人滿意的解釋。

4. 宇宙方差的作用：科學(xué)家認(rèn)為宇宙方差可能解釋宇宙學(xué)原理面臨的挑戰(zhàn)。宇宙中存在著統(tǒng)計(jì)上的不確定性，我們觀測(cè)到的宇宙只是有限樣本，可能存在未觀測(cè)到的部分。

研究意義

1. 打破傳統(tǒng)認(rèn)知：宇宙學(xué)原理長(zhǎng)期以來(lái)被視為宇宙的基本準(zhǔn)則，此次研究對(duì)這一傳統(tǒng)觀念提出了挑戰(zhàn)。如果宇宙并非如宇宙學(xué)原理所描述的那樣均勻和平凡，那么我們對(duì)宇宙的理解將發(fā)生重大改變。

2. 拓展研究視野：促使科學(xué)家重新審視宇宙的結(jié)構(gòu)和演化，尋找新的理論來(lái)解釋宇宙的多樣性和復(fù)雜性。這有助于推動(dòng)天文學(xué)和宇宙學(xué)的發(fā)展。

3. 提升對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)：研究宇宙的特殊之處，有助于我們更好地理解宇宙的本質(zhì)和規(guī)律，為人類(lèi)探索宇宙提供更深入的視角。

專(zhuān)家觀點(diǎn)

1. 亞歷克西亞·洛佩茲：宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)看似平滑，但一些大型結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了這種均勻性。宇宙的結(jié)構(gòu)可能比我們想象的更加復(fù)雜。

2. 瓦萊里奧·馬拉：不同的觀測(cè)者可能會(huì)看到不同的宇宙，至少在大尺度上是如此。這表明宇宙的結(jié)構(gòu)存在一定的不確定性。

3. 德拉甘·胡特：雖然目前沒(méi)有確鑿的證據(jù)證明宇宙學(xué)原理被打破，但存在一些有趣的異?，F(xiàn)象。宇宙的本質(zhì)難以捉摸，需要進(jìn)一步研究。

宇宙學(xué)原理的研究仍在繼續(xù)，科學(xué)家們需要不斷探索和發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，以更好地理解宇宙的本質(zhì)。這一研究對(duì)我們認(rèn)識(shí)宇宙的意義重大，將推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

來(lái)源: 科普文訊