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。