天文學家發現空間特殊方向的證據

宇宙可能有一箇中心點嗎?

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宇宙沒有中心,也沒有邊緣,在星系和光線之間沒有特殊的區域。無論你看向哪裡,它都是一樣的——物理學家們曾經這樣認為。這個宇宙學原理——現代宇宙理解的基礎之一——最近受到了質疑,因為天文學家發現了微妙但不斷增長的證據,表明空間中存在一個特殊的方向。

第一個也是最確鑿的資料點來自宇宙微波背景輻射(CMB),即所謂的大爆炸餘輝。正如預期的那樣,餘輝並非完全平滑——天空佈滿了熱點和冷點。然而,近年來,科學家們發現這些點的分佈並非最初看起來那麼隨機——它們以一種指向空間特殊方向的模式排列。宇宙學家戲劇性地稱之為“邪惡軸心”。

更多關於宇宙箭頭的暗示來自對超新星的研究,超新星是短暫超越整個星系的恆星災變。宇宙學家一直在利用超新星來繪製宇宙加速膨脹的地圖(這項壯舉為他們贏得了今年的諾貝爾物理學獎)。詳細的統計研究表明,超新星的移動速度甚至更快,其方向略微偏離邪惡軸心。同樣,天文學家已經測量到星系團正以每小時一百萬英里的速度衝向南方天空的某個區域。


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這一切可能意味著什麼?也許什麼也不意味著。“這可能只是一個僥倖,”密歇根大學安娜堡分校的宇宙學家德拉甘·胡特雷爾說,或者這可能是一個悄悄潛入資料中的細微錯誤(儘管經過了認真的努力)。或者,胡特雷爾說,也許我們正在看到“令人驚奇的事情”的最初跡象。宇宙的第一次爆發式膨脹可能比我們想象的持續時間更長,從而給宇宙引入了一個傾斜,而這個傾斜至今仍然存在。凱斯西儲大學的宇宙學家格倫·D·斯塔克曼認為,另一種可能是,在更大的尺度上,宇宙可能像管子一樣捲起來,在一個方向彎曲,而在其他方向上是平坦的。或者,所謂的暗能量——加速宇宙膨脹的神秘物質——在不同的地方可能表現不同。

目前,這些資料仍然是初步的——微妙的跡象表明,我們對宇宙的標準理解可能存在問題。科學家們正在熱切期待普朗克衛星的資料,該衛星目前正在距離地球 93 萬英里的寧靜地點測量 CMB。它將證實早期對邪惡軸心的測量結果,或者表明它們只是曇花一現。在那之前,宇宙可能正在將我們指向任何地方。

邁克爾·莫耶是《大眾科學》負責物理學和太空報道的編輯。此前,他在《大眾科學》雜誌工作了八年,擔任文章編輯。他的文章“通往第十維度的旅程”獲得了 2005 年美國物理學會科學寫作獎,並曾出現在哥倫比亞廣播公司、美國廣播公司、有線電視新聞網、福克斯新聞和探索頻道。他曾在加州大學伯克利分校和哥倫比亞大學學習物理學。

更多作者:邁克爾·莫耶
大眾科學雜誌第 305 卷第 6 期本文最初以“天文學家發現空間特殊方向的證據”為標題發表於《大眾科學雜誌》第 305 卷第 6 期(
doi:10.1038/scientificamerican122011-7GEVaZCubissh87tpG1mvw
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