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時空中偏好某方向的新證據挑戰宇宙學原理

根據宇宙學原理,當以宇宙尺度觀看時,宇宙中沒有特殊的地點或方向。這個假設使哥白尼能提出地球並非在宇宙的中心,使現代科學家能假定物理定律到處都一樣。由於宇宙學原理,科學家也能假設宇宙是「同質性(homogeneous)」 — 各處結構均一 — 以及「等向性(isotropic)」 — 各處特性一致。

但最近幾項研究發現,宇宙學異向性(anisotropy)可能存在:尤其是,宇宙的擴張,在某方向上以比另一方向更快的速率加速。在最近的研究中,科學家分析來自 557 個 Type 1a 超新星的資料並發現,在與某些先前研究一致的情況下,宇宙的擴張似乎在一小部份的北銀河半球(northern galactic hemisphere)的方向上被加速的更快。

這些研究者,來自北京,中國科學院的 Rong-Gen Cai(蔡榮根)與 Zhong-Liang Tuo(音譯:余忠良),已將其研究張貼在 arXiv.org 上。

身為「標準燭光」的 Type 1a 超新星對宇宙學家來說是一項有價值的工具,因為它們前後一致的最高亮度,讓研究者能以高準確度測量它們的距離。這些超新星觀測在 1998 年著名地揭露,宇宙不只是在擴張,而且是以某種加速速率這麼做。而現在,某些在天空不同位置上的 Type 1a 超新星觀測暗示,這種加速並非在所有方向上都一樣。

在他們的分析中,Cai 與 Tuo 觀察減速參數(deceleration parameter),q0,以量化北銀河半球以及南銀河半球的異向性程度。如同科學家們在他們的研究中的解釋,在 q0 值較小的方向上,其擴張速度比 q0 值較大的快。研究者使用動態暗能量模型以及沒有暗能量的標準模型來分析資料,並發現這些模型都展現相似結果:分別是 0.76 與 0.79 的異向性偏差,以及各自偏好的方向:(309°, 21°) 與 (314°, 28°)。如 Physics arXiv Blog 所提到的,最大加速方向位於北半球的黯淡星座,狐狸座(Vulpecula)。

但如同 Cai 與 Tuo 在其研究中所言,這案子離結案還很遠。相較於當前的結果,先前某些 Type 1a 超新星資料的分析,並沒有在異向性上發現任何統計上顯著的證據。而許多其他資料 — 例如宇宙微波背景輻射、星系統計以及暗物質暈(dark matter haloes)– 都強烈支持宇宙尺度上的同質性與等向性。

然而考慮到宇宙學原理是現代宇宙學的支柱之一,其在基礎上的重要性難以誇大,威脅其可信度並非易事。若宇宙學原理最後證明是錯的,那將大幅改變我們看待世界的方式。

資料來源:PHYSORG: New evidence for a preferred direction in spacetime challenges the cosmological principle [September 7, 2011]

轉載自 only-perception

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妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D