科学松鼠会 巨型天体结构是另一个宇宙的入侵者？(2)

膜理论的核心思想是，我们所知的宇宙是一张漂浮在更高维时空中的4维膜，在这个更高维的时空中还存在其他的膜。这样的想法可以与现有的引力理论相一致。事实上，即使是有无穷多个额外维度，你仍然可以回到广义相对论。

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以之前提到的宇宙巨洞为例，它的直径达到了近20亿光年。相比于宇宙中星系的平均密度，这个巨洞中的星系数量少了约10 000个。根据最新的观测数据，天文学家认为宇宙学原理只有在约10亿光年的尺度及以上才成立。此时，对于任意给定体积，其中物质的平均总质量才基本相等。然而，存在一个比这一尺度还要大2倍的巨洞着实让整个画面显得突兀。10多年前，天文学家在宇宙微波背景中发现了一个巨大的低温斑块，这个超巨洞兴许可以解释这个现象（见插页）。

然而，也有理论物理学家认为，无视这些宇宙巨型结构的做法也许是错误的。事实上，在宇宙学原理依然成立的情况下，它们仍能存在。我们所要做的就是认为它们实际上并不存在。相反，它们其实是其他维度侵入我们宇宙的首批证据，是在我们均匀光滑的宇宙背景上留下了的痕迹。

宇宙微波背景是大爆炸所遗留下来的辐射，保留着宇宙仅约40万年时的样子。它上面独特的印迹代表着婴儿宇宙时期温度稍高和稍低的区域。我们对宇宙这一时期的认识预言，这些温度起伏应该都很小，而且彼此之间也应该差不多大。然而，在2004年，使用威尔金森微波各向异性探测器，科学家宣布发现了有一个低温斑块要比其他的大得多。一开始他们认为，这可能是测量结果的误差。此后，欧洲空间局的普朗克卫星也观测到了这个低温斑块。对此，迫切地需要的一个解释。

当然，这绝非是一目了然的事情。为了达到最终的目标，这个理论中包含了许多的假设，其中一些可能有点太过理想。另外，此前也有人对膜理论中的一些假设提出了严厉的批评，其中不乏弦理论家。尽管如此，这个模型肯定是可以检验的。

然而，超巨洞其实还不算大。早在2012年，就有天文学家团队宣布发现了跨度超过40亿光年的巨大结构，其大小是超巨洞的2倍。那会是什么东西？显然，它肯定很不寻常。然而，这一次它并不是太空中一片空无一物的区域，反而却特别拥挤。被称为巨类星体群，它包含有73个类星体——非常遥远星系的明亮活跃中心区。自20世纪80年代初以来，天文学家就已经知道，，类星体有聚集在一起的趋势，但在此之前还从来没有发现它们会在这么大的尺度上成群。

巨大的类星体群也引发了激烈的争论。有天文学家认为，它并非是一个真正的结构。2013年发表的一篇论文对发现这一结构的算法和数据进行了分析，计算了随机分布的类星体也呈现出结构的概率。结果显示这个几率还是相当高的。不过，现在就下结论还太早。该类星体群的发现者认为，这一反对意见“保守且不现实”。他们认为，与模拟随机分布不同，所有的反对者应主要到一个事实，即这些类星体都拥挤在约3亿光年的尺度之内。

通过观测天空中的高密度区和与之毗邻的低密度区，可以对这一理论进行检验。如果在所有情况下红移测量结果间的差异都是一样的，那么它很可能表明，我们的膜与另一个存在交叠。

宇宙中最大的天体可能隐藏着超越我们维度的入侵者。

如果膜的交叠使得能级间距缩小，所发射出的光子其波长就会变长，而这个红移量和宇宙的膨胀没有任何的关系。如果没有考虑这一点，假设所测量到红移完全是由宇宙学距离所导致的，那么就会系统性地高估膜交叠区域中天体的距离。

也难怪，这些接二连三的最新发现让宇宙学家们火冒三丈。然而，对这个问题的解答也同样充满了争议。有人提出，这些大质量的结构是另一个维度投影出的幻象，是存在我们自身之外现实的第一个诱人证据。如果是这样，那么这些庞然大物就并非是存在于我们宇宙中的物理实体，宇宙学原理依然适用。

宇宙学原理是我们认识宇宙的根本基础，因此这些有违宇宙学原理的现象深深地让天文学家和宇宙学家感到不安，即使是这些现象的发现者也是如此。例如，对于由γ射线暴所组成的环形，有一种可能性是它们也许被其他星系所包围，但由于这些星系过暗而没有被看到。这就像在一个黑暗的房间中均匀地放置着灯泡，当你走进房间时，仅有几只被点亮了，那么你很可能会就灯泡的分布得出错误的结论。这并不一定会破坏宇宙学原理。