淮曼

2020年7月，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙看起來有些“異?！?，星系、氣體和其它物質(zhì)并沒有像它們應(yīng)該有的樣子聚集在一起——宇宙比我們之前認(rèn)識的要稀薄。這瞬間成了宇宙學(xué)家最熱衷討論的話題之一。

稀薄的宇宙

研究現(xiàn)代宇宙的困難之處在于它幾乎是不可見的。天文學(xué)家根據(jù)觀測到的發(fā)光星團(tuán)等，描繪出了我們現(xiàn)在所認(rèn)識的這個宇宙。除去這些發(fā)光物體之外，宇宙中存在的其他的、大量的“暗淡氣體”（例如暗物質(zhì)、氣體云等），天文學(xué)家們到目前都依然無法感知它們。

更糟糕的是，大多數(shù)人認(rèn)為，宇宙的大部分正是由這些“暗淡氣體”所構(gòu)成，它們是整個宇宙的大框架，我們所看到的星系、星云等都只是掛在這個框架上的裝飾物。

2020年7月的這次測量采用的是迄今為止最精確的方法，非常適用于揭示看不見的東西。當(dāng)來自遙遠(yuǎn)星系的光到達(dá)地球時，它會穿過暗物質(zhì)和暗淡的氣體云。這些“厚點(diǎn)”在引力的作用下會拉動光線，使它們的路徑發(fā)生扭曲。當(dāng)遙遠(yuǎn)星系的光線到達(dá)我們地面的望遠(yuǎn)鏡時，它已經(jīng)被扭曲了——可能被擠壓成夸張的橢圓形。于是，通過測量大量遙遠(yuǎn)星系的形狀畸變，天文學(xué)家們嘗試?yán)L制出了宇宙中那些看不見的暗淡物質(zhì)。

在這次測量中，測量人員在距離最遠(yuǎn)100億光年的范圍內(nèi)觀測到了約3100萬個星系。然后，他們使用這些觀測值來計算宇宙中暗物質(zhì)和隱匿的氣體的平均分布。他們發(fā)現(xiàn)的宇宙“團(tuán)塊”比目前已建立的宇宙模型預(yù)測的要薄近10%。

另一個獨(dú)立的測量結(jié)果也支持了“現(xiàn)代宇宙比原先認(rèn)識的薄”的這個發(fā)現(xiàn)。在該項測量中，研究人員通過觀察星系在宇宙中的漂移，繪制了一張關(guān)于宇宙隱秘物質(zhì)的圖。在這張圖中，現(xiàn)代宇宙中的團(tuán)塊幾乎與最近測量發(fā)現(xiàn)的團(tuán)塊一樣，都比原來認(rèn)識的要少、要薄。

此外，在過去8年中，至少有12項測量都發(fā)現(xiàn)（這些測量使用的都是不同的技術(shù)），當(dāng)今的宇宙比想象中的要薄。這使得一些宇宙學(xué)家越來越懷疑宇宙是否真的很薄，畢竟，當(dāng)我們開始在大量不同的數(shù)據(jù)集中看到相同的東西時，我們通常會認(rèn)為這確實(shí)是在告訴我們一些事情。

如何與宇宙模型吻合？

為什么宇宙的實(shí)際觀測結(jié)果比理論預(yù)測的要薄呢？

首先，宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型是一個為了適合觀察和解釋宇宙而制作出來的模型，因此，為了使模型與新觀察到的宇宙現(xiàn)象不斷吻合，宇宙學(xué)家就不斷對這個模型進(jìn)行增刪改造。例如，為了說明宇宙為什么以如此快的速度膨脹，一些理論家曾嘗試在早期的宇宙中增加“暗輻射”。但是，增加了暗輻射，則必須用額外的物質(zhì)來進(jìn)行平衡，而增加了物質(zhì)，這會使宇宙變“厚”。

而現(xiàn)在，新的測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，宇宙竟然沒有標(biāo)準(zhǔn)模型所描述的那樣厚。為了解釋宇宙為什么是最近測量到的這樣，宇宙學(xué)家又開始忙乎起來，他們必須創(chuàng)造新的解釋，再次修訂宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型，使之符合新的觀測結(jié)果。

有宇宙學(xué)家猜測，宇宙中一些暗物質(zhì)轉(zhuǎn)化成了暗能量，從而使宇宙快速膨脹開來，所以宇宙變薄了。或者，地球剛好處在宇宙一個巨大的空隙中，我們觀察到的都是歪曲后的結(jié)果。再或者，這兩個反?，F(xiàn)象可能沒有任何關(guān)系。

當(dāng)然，觀測結(jié)果與宇宙模型之間的矛盾仍然可以通過更多的數(shù)據(jù)資料得到消除。目前，對宇宙越來越精密的測量正在進(jìn)行。其中，智利國際暗能量測量項目覆蓋的天空面積是2020年7月這次測量項目的5倍，它的測量結(jié)果很可能會改變我們對宇宙的一些看法。顯然，很多人都在等待它，這將是宇宙學(xué)的下一件大事。

但是，必須注意到，在數(shù)十億光年的距離內(nèi)，星系僅表現(xiàn)為像素，使分析它們的形狀變得復(fù)雜。研究人員還需要知道每個星系有多遠(yuǎn)，他們對這些距離帶來的不確定性的處理，都會給我們對宇宙的理解帶來深遠(yuǎn)的影響。