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宇宙竟然不是"各向同性"的？一项新研究正在动摇现代宇宙学的基石

宇宙学有一条被奉为圭臬的基本假设：在足够大的尺度上，宇宙在每个方向看起来都是一样的，物质分布均匀，没有哪个方向更特殊。

这条原理被称为"宇宙学原理"，是过去一个世纪几乎所有宇宙学模型的出发点。但2026年6月24日发表在《自然》杂志上的一项新研究，用迄今最大的星系巡天数据集，对这个假设发出了一次严肃的质疑。

4700万个星系说了什么

这项研究的数据来源，是暗能量光谱仪（DESI）完成的史上最大规模星系巡天。DESI历经六年，绘制了跨越110亿光年、涵盖4700万个星系和类星体的三维宇宙地图，为天文学家提供了前所未有的大尺度结构样本。

意大利天文学家弗朗切斯科·西洛斯·拉比尼和马尔科·加洛波选择了一个不同寻常的分析工具：成对距离角分布，简称ADPD。这是一种无需预设任何物理模型就能直接检测方向相关性的统计方法，相当于在不带任何理论滤镜的前提下，直接问数据：星系的分布在各个方向上真的一样吗？

答案令人意外。

他们发现，DESI的星系样本在吉秒差距尺度上，也就是大约32亿光年的空间范围内，呈现出持续存在的各向异性结构。星系在某些方向上聚集得比标准模型预测的更多，这种方向性偏差在过去研究中从未在如此巨大的尺度上被观测到。

要理解这个数字有多惊人，可以做一个对比：此前已有研究在兆秒差距尺度上提示过各向异性的可能性，而这项新研究将同样的偏差扩展到了1000倍于此的尺度。两位研究者在论文中直接写道，他们的结果"直接证明方向相干性在比标准框架预测的更大尺度上依然存在，挑战了大尺度各向同性的假设"。

如果宇宙学原理动摇，会发生什么

宇宙学原理的哲学根基是哥白尼原理：宇宙中不存在"特殊观察者"，地球或者银河系不应处于任何意义上的宇宙中心位置，宇宙从任何地方看都应该大致相同。

这条原理不只是哲学主张，它直接支撑着标准宇宙学模型的数学框架，包括宇宙膨胀理论、暗能量的行为方程、宇宙微波背景辐射的解读，以及星系大尺度结构形成的理论预测。如果在吉秒差距尺度上的各向异性被后续研究确认，现有框架中的一些关键推论将面临重新审视。

两位研究者在论文中提出了几个可能的理论出路。一种可能是爱因斯坦场方程存在更一般的解，允许宇宙在大尺度上呈现非均匀性，而现有标准模型只是这组解中的一个特例。另一种可能是暗物质并非完全均匀，可能存在自相互作用或内部非均匀性，从而加速了结构的形成，在更大尺度上留下了方向性印记。

不过，研究者和同行都对这一结果持谨慎态度。这项研究本身存在若干局限：ADPD方法对样本边界效应和系统误差比较敏感，观测覆盖的宇宙区域仍然有限，而且即使各向异性在吉秒差距尺度上存在，宇宙在更大尺度上仍有可能趋于均匀。这项研究指向了一个值得追问的问题，但距离给出确定性答案，还有相当长的路要走。

发表这篇论文的时间节点本身也颇有意味。过去十年间，宇宙学领域已经积累了多个与标准模型存在张力的观测异常，其中最著名的是哈勃常数在不同测量方法之间的系统性矛盾，这一分歧至今悬而未决。DESI的各向异性发现，可能是这一系列"裂缝"中新的一道，也可能只是统计涨落，等待下一代更大规模的巡天数据来裁决。

宇宙是否真的"长得一样"，这个问题的答案，比我们原本以为的要复杂得多。