宇宙可能比宇宙学家过去设想的更不规则
大约一个世纪以来，现代宇宙学一直依赖一个简化假设：在最大尺度上，宇宙大致均匀，而且在各个方向看起来都差不多。这一思想包含在标准 FLRW 模型中，该模型以 Alexander Friedmann、Georges Lemaître、Howard Robertson 和 Arthur Geoffrey Walker 命名。现在，根据《New Scientist》对三篇近期预印本的报道，越来越多的证据表明，这一假设可能是错误的。
如果这一挑战站得住脚，那就不是一个小修小补。几乎所有宇宙学观测都是通过 FLRW 框架来解释的。若这一基础存在严重缺陷，就必须重新思考我们如何在整个宇宙中建模距离、膨胀和结构。
一项在标准模型不完整时应当失效的测试
三篇预印本中的第一篇由 Timothy Clifton 和 Asta Heinesen 撰写，提出了一项检验 FLRW 模型是否能够准确描述宇宙的新测试。其思路在原理上很优雅：研究人员把超新星观测与物质密度波动的宇宙距离公式组合起来。如果 FLRW 正确，这些组合应当等于零；如果不等于零，就说明可能需要另一种模型。
这里的意义不仅在于提出了新测试，也在于其所处的背景。此前已经有人提出过其他测试，但都没有给出明确迹象表明 FLRW 出了问题。正如报道所描述的，这种新方法的优势在于它可能更具决定性。
在不预设答案的情况下应用测试
第二和第三篇预印本由 Heinesen 和 Sofie Marie Koksbang 撰写，他们将这一测试应用于现有宇宙学数据。不过，研究人员首先必须解决一个方法学问题。过去的分析往往以已经假定 FLRW 框架的方式提取相关距离测量值。为了公平地测试模型，他们需要一条不预设其正确性的路径。
据报道，这对研究者找到了从数据中获取必要距离测量值的方法，而不把 FLRW 预先嵌入流程中。随后，他们使用一种名为符号回归的 AI 方法，识别出能够拟合这些测量值并用于该测试的公式。
结果呈现出明显的非零。按照该测试的逻辑，这意味着 FLRW 模型存在缺陷。
为什么“更斑块化”的宇宙很重要
报道将正在浮现的图景描述为一个比宇宙学家过去认为的更“斑块化”的宇宙。这个说法很重要，因为标准的均匀各向同性观点从来都不是说物质在任何地方都完全均匀，而是说当视野拉得足够远时，不均匀性会被平滑掉。新的研究表明，这种平滑可能并没有达到足以让标准近似成立的程度。
如果真是这样，影响将是深远的。FLRW 模型并不仅仅是诸多理论之一。它是解释大量观测结果所依赖的脚手架。削弱它，可能会改变宇宙学家如何根据所收集的数据推断宇宙行为。
尚未定论，但影响深远
必须强调，这里讨论的是预印本，而不是已经确立的共识。报道本身提到，Heinesen 对结果感到惊讶，并表示这与此前许多工作形成了冲突。仅凭这一点，就足以提醒我们保持谨慎。对长期模型的重大挑战通常需要大量审查和重复验证。
不过，这篇报道之所以重要，并不是因为它证明了一场革命已经发生，而是因为它指出了一条可能引发革命的路径。一个精心构造的测试、一种在不预设标准模型前提下应用该测试的方法，以及一个非零结果，共同构成了一个具体的技术挑战，而不是空泛的哲学异议。
穿过宇宙学张力的一条可能路径
New Scientist 指出，正在浮现的证据可能有助于解决宇宙学中的一些最大谜团。原文没有详细列出这些谜团，但含义很明确：如果关于大尺度均匀性的核心近似是错误的，那么某些长期存在的宇宙学解释不一致，可能部分反映的是框架本身，而不只是数据本身。
这就是争论的重要性所在。当一个领域高度依赖某个简化假设时，任何可信的迹象表明该假设失效，都会在其上层构建的一切中引发连锁反应。现在，案件仍在形成之中。但如果这些分析经得起审视，宇宙学就可能不得不面对这样一种可能：宇宙并不够平滑，无法让其最熟悉的模型继续作为现实的默认描述。
本文基于 New Scientist 的报道。阅读原文。
Originally published on newscientist.com