我們的宇宙看起來是歪斜的，甚至可能徹底破壞宇宙觀

宇宙的形狀并不是我們常常去思考的事情。但我和同事們發表了一項新研究，表明它可能是不對稱或不平衡的，也就是說各個方向都不一樣。

我們應該關心這件事嗎？嗯，今天的“標準宇宙學模型”——描述了整體的動力學和結構宇宙—— 完全基于各向同性（在所有方向上看起來相同）且在大尺度平均時均勻的假設。

但一些所謂的“張力”——即數據中的分歧——對宇宙統一的這一理念提出了挑戰。

相關報道：我們宇宙的中心并不存在。一位物理學家解釋了原因。

我們剛剛發表了一篇論文我們關注其中最重要的張力之一——宇宙偶極異常。我們得出結論，宇宙偶極子異常對最廣泛接受的宇宙描述——標準宇宙學模型（也稱為Lambda-CDM模型).

那么，宇宙偶極異常是什么？為什么它在詳細描述宇宙時會成為如此困難？

我們先從宇宙微波背景輻射（CMB），即從該地留下的殘留輻射大爆炸.CMB在天空中均勻分布，接近十萬分之一。

因此，宇宙學家對用愛因斯坦理論中“最大對稱”的時空描述來建模宇宙感到有信心。廣義相對論.這種對宇宙的對稱視角，即宇宙在各處、所有方向都相同，被稱為“FLRW描述”。

這大大簡化了愛因斯坦方程的解法，并成為Lambda-CDM模型的基礎。

但存在幾個重要的異常現象，其中包括一個廣受爭議的哈勃張力。它以埃德溫·哈勃命名，哈勃被認為是1929年發現宇宙正在膨脹的人。

這種緊張關系在2000年代開始顯現于不同的數據集，主要來自哈勃太空望遠鏡的數據，以及蓋亞衛星的最新數據。這種張力是一種宇宙學上的分歧，宇宙早期膨脹速率的測量與附近（更近代）宇宙的測量不符。

宇宙偶極子異常受到的關注遠不及哈勃張力，但它對我們理解宇宙的意義更為根本。

那到底是什么？

在確定宇宙微波背景在大尺度上是對稱的，發現了大爆炸遺留輻射的變異。其中最重要的一個是CMB偶極子各向異性。這是CMB中最大的溫差，天空一側較熱，另一側較冷，溫度約為千分之一。

這種宇宙微波背景輻射的變異并不挑戰宇宙的Lambda-CDM模型。但我們應該在其他天文數據中發現相應的差異。

1984年，喬治·埃利斯和約翰·鮑德溫探討了在遙遠天文源如射電星系和類星體的天空分布中是否存在類似的變異，即“偶極各向異性”。這些源必須非常遠，因為附近的源可能形成虛假的“聚集偶極子”。

如果“對稱宇宙”FLRW假設正確，那么這種遠距離天文源的變化應直接由觀測到的CMB變化決定。這被稱為埃利斯-鮑德溫檢驗，以天文學家命名。

CMB與物質變異之間的一致性將支持標準的Lambda-CDM模型。Discord會直接質疑它，甚至FLRW的描述。由于這是一個非常精確的測試，執行所需的數據目錄直到最近才開始公開。

結果是宇宙未能通過埃利斯-鮑德溫測試。物質的變異與CMB不匹配。

由于望遠鏡和衛星之間可能的誤差來源，以及光譜中不同波長的誤差，令人欣慰的是，地面射電望遠鏡和衛星在中紅外波段觀測時也能獲得相同結果。

因此，宇宙偶極子異常已成為標準宇宙學模型的重大挑戰，盡管天文學界大多選擇忽視它。

這可能是因為沒有簡單的方法可以解決這個問題。這不僅需要放棄Lambda-CDM模型，還要放棄FLRW的描述本身，從頭開始。

然而，預計來自Euclid和SPHEREx等新衛星，以及Vera Rubin天文臺和平方公里陣列等望遠鏡，將帶來大量數據。我們可以想象，我們很快可能會獲得關于如何構建新宇宙學模型的大膽新見解，利用人工智能（AI）呼叫機器學習.

這將對基礎物理學——以及我們對宇宙的理解——產生巨大影響。

蘇比爾·薩卡爾， 榮休教授，牛津大學

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