无论理论有多么精妙，实验数据都将是最后一句话！对行星逆行运动的观察是哥白尼日心说公转的基础，在哥白尼日心说中，太阳在太阳系的中心取代了地球，即推翻了地心说，水星不同寻常的轨道为广义相对论验证提供了又一个证实。事实上，我们对宇宙的全部理解都是建立在观察到的基础之上。现在发表在《自然天文学》期刊上的新研究已经得出了一个结论，如果得到证实，可能会引发宇宙学危机。研究表明，宇宙的形状可能是弯曲的，而不是像先前认为的那样是平坦的。
在弯曲宇宙中，无论朝哪个方向旅行，都会在起点结束，就像在球体上一样，虽然宇宙有四个维度，包括时间维度。这一结果是基于普朗克卫星对宇宙微波背景的测量，宇宙微波背景是大爆炸遗留下来的。根据爱因斯坦的广义相对论，质量扭曲了它周围的空间和时间。因此，光线明显地绕着一个巨大的物体转了一半圈甚至更多，而不是沿直线传播，这种效应被称为引力透镜效应。普朗克数据中这样的透镜，比应该存在的要多得多，这意味着宇宙中可能包含比我们想象要多得多的暗物质。
如重大修改，将让人头疼
在研究中证明了封闭宇宙可以为这一效应提供物理解释，因为它能够容纳比平坦宇宙更多的暗物质，这样的宇宙与广义相对论是完全相容的。然而，并不是所有宇宙学家都认可封闭的宇宙。如果球状宇宙是透镜异常的解决方案，那么必须处理几个重要的后果。首先必须修改宇宙学的一个基本基石：宇宙膨胀理论。膨胀描述了大爆炸后的第一个瞬间，预测了原始宇宙的指数膨胀时期。这个理论是在过去40年里发展起来，当它们相距太远而不能接触的时候，用来解释为什么宇宙中遥远的部分看起来相同，温度也一样。
膨胀解决了这个问题，因为它意味着宇宙中遥远的区域曾经是相连的，但是将这些区域分开的快速膨胀时期，也被认为是将宇宙精确地平坦的原因之一。如果宇宙是封闭的，标准膨胀就有麻烦了，这意味着将失去标准解释，为什么宇宙有它所拥有的结构？一旦假设宇宙是弯曲的，普朗克数据基本上与所有其他数据集不一致。正如在研究论文中所述的，这一切都归结为宇宙学的真正危机。出于这些原因，宇宙学家非常谨慎，许多宇宙学家更愿意将结果归因于统计上的侥幸，当来自未来实验的新数据可用时，统计侥幸就会得到解决。
那会不会是错了？
这当然有可能被证明是错误的，但是，在该研究的研究人员看来，有一个主要原因，为什么不应该仅仅丢弃这种反常现象。在粒子物理学中，一个发现应该达到至少五个“西格玛”的精确度，才能被社区的同行接受。在本研究中，只是略高于三个西格玛，所以显然低于这个接受水平。但是，虽然粒子物理的标准模型是基于已知和已证实的物理，但标准宇宙学模型是基于未知的物理。目前宇宙学三大支柱：暗物质、暗能量和宇宙膨胀的物理证据完全来自宇宙学，它们的存在可以解释许多天体物理观测。
博科园｜文：Eleonora Di Valentino/The Conversation
参考期刊《自然天文学》
DOI: 10.1038/s41550-019-0906-9
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