宇宙最深刻的特徵之一是它的分層性。我們的日常世界幾乎不依賴於原子或星系的細節，反之亦然。否則，科學將不可能存在：我們不可能在不瞭解一切的情況下了解任何事物。然而，有時，現實的層次確實會混淆，產生奇怪的效果。
今年三月，一群宇宙學家——費米國家加速器實驗室的愛德華·科爾布以及義大利國家核物理研究所的薩比諾·馬塔雷塞、阿萊西奧·諾塔裡和安東尼奧·里奧託——認為宇宙加速膨脹，現代科學最大的謎團之一，就是這樣一種效果。這可能是迄今為止對加速膨脹最優雅的解釋，既不需要奇異的能量形式，也不需要新的物理定律，只需要仔細考慮引力如何將大小差異巨大的結構相互聯絡起來。或者這可能是一個宇宙冷聚變的案例。
宇宙學家通常假設物質的詳細排列在宏大的宇宙計劃中不起作用。他們的標準模型將宇宙視為密度在不同地點沒有變化，而是具有均勻的平均值，即每立方米一個原子。他們求解這個平均宇宙的膨脹率，並將其等同於實際宇宙的平均膨脹率。各個空間區域的膨脹速度可能更快或更慢，但研究人員認為這些差異是區域性的。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
問題在於，平均值可能會具有欺騙性。高爾夫球平均而言是一個完美的球體，但它的飛行方式卻不像球體。其表面的凹坑可以將球的飛行距離增加一倍或兩倍。引力，就像空氣流過凹坑的行為一樣，是非線性的，這導致南非開普敦大學的宇宙學家喬治·埃利斯在 20 世紀 80 年代提出，宇宙的精細結構可能會影響其大規模行為。這種現象被稱為反作用。類比現象也出現在宇宙學以外的領域。例如，聲音通常是分層的：它可以被認為是各種波長的波的總和，每個波長都像其他波不存在一樣在房間裡傳播。然而，當非線性過程執行時，不同的波長可能會相互干擾，甚至改變平均空氣密度。
宇宙學家應該做的是追蹤物質在其所有不規則性中的引力效應——在求解方程之後而不是之前取平均值——但這要求很高。因此，儘管他們普遍同意反作用的發生，但他們對它的大小存在爭議。
科爾布和他的同事聲稱存在巨大的效應，但這依賴於不僅從小到大，而且從大到更大的聯絡——基本上，將可觀測宇宙的加速膨脹歸因於可觀測宇宙之外的物質。這按定義聽起來是不可能的。遙遠的物質可能在很久以前與我們的宇宙有過接觸，之後就失去了聯絡，但普林斯頓大學的克里斯托弗·平田和義大利的裡雅斯特國際理論物理中心的烏羅什·塞利亞克等批評家指出，它不可能對我們產生持續的影響而不違反相對論。
科爾布的團隊承認犯了錯誤，並且即將發表一篇新論文，迴歸到純粹從小到大的反作用。這種方法可能解釋所謂的宇宙巧合：為什麼加速膨脹大約在星系生長變得強烈非線性的同時開始。星系密度的急劇增加可能已經逐級傳遞上去，並導致平均宇宙密度的降低，這將加速膨脹。
但塞利亞克和其他人早期的計算表明，這種效應還不夠強，即使是同情這種觀點的宇宙學家也認為還有很長的路要走。“在這一點上，這只是關於事物如何運作的一個想法，”牛津大學的西斯基·拉薩寧說。“這是一種激勵計算的東西，而不是被計算所支援的東西。”