校園生活：天文學家對宇宙學原理表示懷疑
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大爆炸理論基于兩個假設(shè)：第一個以愛因斯坦的相對論為中心，廣義相對論精確地描述了引力和物質(zhì)的相互作用。第二種，也稱為宇宙學原理，它斷言宇宙在足夠大的范圍內(nèi)是均質(zhì)的和各向同性的，這意味著從任何方向看宇宙中不同位置的觀察者都可以獲得相同的觀測證據(jù)。
這兩個假設(shè)使計算宇宙歷史成為可能。查爾斯天文研究所的天文學家阿提拉·梅薩羅斯(AttilaMésáros)說：科普圖片“利用宇宙學原理和其他觀測數(shù)據(jù)(例如紅移)，就意味著有一個開始(大爆炸)，因此宇宙的年齡必須是有限的?！贝髮W，主要在宇宙學方面進行研究。
對宇宙中大規(guī)模結(jié)構(gòu)的研究以及對微波背景輻射的分析有助于證實這一假設(shè)。但是，這種理論存在缺陷和懷疑。
有幾種基于統(tǒng)計的經(jīng)典觀測測試可以驗證宇宙學原理的實現(xiàn)。但是，這些測試在銀河平面的吸收作用下有強烈的偏差，這是指星塵之間的空間中塵埃和氣體對星光的吸收(或“消光”)，而這些氣體強烈聚集在銀河系的平面上。
“以前，宇宙學物體，例如星系或類星體，被用作探測宇宙學原理的工具。但是，最近結(jié)合伽馬射線爆發(fā)的研究已經(jīng)產(chǎn)生了一些有趣的新結(jié)果?！泵匪_羅斯說。
宇宙的可觀察部分經(jīng)計算約為≈10-20吉帕秒(其中1吉帕秒約為32.6億光年)，并且應(yīng)該是有限的。根據(jù)宇宙學原理，如果宇宙是均勻的，則應(yīng)該存在物質(zhì)的空間分布，因此，應(yīng)該存在空間平均。由于我們從觀察中知道宇宙內(nèi)部存在著兆帕秒尺度的結(jié)構(gòu)，因此假設(shè)最大的已知物體應(yīng)該位于數(shù)十或數(shù)百兆帕秒的某個地方。從邏輯上講，最大的結(jié)構(gòu)不能位于千億分之一秒的范圍內(nèi)，因為那樣的話，求平均值將取決于宇宙本身的規(guī)模。
在最近發(fā)表于《天文學筆記》上的一項研究中，梅薩羅斯開始質(zhì)疑從伽瑪射線爆發(fā)收集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的宇宙學原理，這是恒星核心坍塌時發(fā)生的伽馬射線光的極高能爆炸。梅薩羅斯說：“宇宙學原理需要平均，但對伽馬射線爆發(fā)空間分布的統(tǒng)計分析表明，在千兆帕斯卡尺度上存在結(jié)構(gòu)，這與這一說法相矛盾。”“答案很簡單：這種平均不可能在這么大的規(guī)模上實現(xiàn)。
“伽馬射線爆發(fā)應(yīng)與所有其他宇宙學物體一樣，在天空中各向同性分布。對于這些測試，伽馬射線爆發(fā)特別有用，因為它們在伽馬波段和銀河平面中也可以看到，因此沒有觀測偏差?！?/p>
調(diào)查收集了一些文章，這些文章觀察到了具有千兆帕秒大小的結(jié)構(gòu)的伽馬射線爆發(fā)，這不支持宇宙學原理提出的求平均值。梅薩羅斯說：“這些結(jié)果與宇宙學原理存在強烈矛盾，宇宙學原理要求同質(zhì)性的過渡尺度低于千兆帕斯卡尺度?！?/p>
他還補充說，盡管這項研究的意義確實令人著迷，但由于其統(tǒng)計數(shù)據(jù)集仍然很小，因此必須謹慎處理這些結(jié)論?！氨M管如此，至少在皮布爾斯的定義下，我仍然發(fā)現(xiàn)宇宙學原理存在一些問題。任何更深層的結(jié)論(即當今的整個宇宙學都是錯誤的)還為時過早，我不能做出如此強有力的聲明?！?/p>
