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你知道吗?原来,我们一直在一个大气泡里运动。这是日内瓦大学一位理论物理学家提出的假设:地球、太阳系、整个银河和距离我们最近的几千个星系在一个直径为2.5亿光年的巨大“气泡”中运动,那里的物质平均密度是宇宙其他地方的一半。之所以会有这个假设,完全是为了解决十年来科学界争论不休的一个分歧大难题:宇宙以多快的速度膨胀着?
这个问题,自我们发现宇宙在膨胀后就一直争议不止。到目前为止,只有两种独立的计算方法得出了两个相差约10%的值,但实际的偏差在统计上是不可调和的。但一篇发表在《物理快报B》期刊上的新方法,竟然在不使用任何“新物理学”的情况下就消除了这种偏差。
我们知道,自138亿年前宇宙大爆炸发生以来,宇宙就一直在膨胀。这一命题是由比利时佳能和物理学家乔治·莱马瓦特首先提出的,并得到埃德温·哈勃首次证明,这位美国天文学家在1929年时发现,每个星系都在远离地球,而且越远的星系运动越快。
这就表明了,在过去,所有的星系都位于同一地点,但这个时间只能和宇宙大爆炸相对应,这项研究引出了哈勃-勒马瓦定律,还有表示宇宙膨胀的哈勃常数,目前最好的Ho估计值在70(km/s)/Mpc左右。
那么问题就在于,有两种相互冲突的计算方法。第一种方法是基于宇宙微波背景,来自世界各地的微波辐射。当宇宙变得足够冷时,光能够自由的传播的时候(大概在宇宙大爆炸后37万年),发出来的微波辐射。使用普朗克太空任务提供的精确数据,并充分考虑到宇宙是均匀和各向同性的事实,使用爱因斯坦的广义相对论,得到HO的值为67.4(km/s)/Mpc。
第二种计算方法则是基于遥远星系中零星出现的超新星。这些明亮的行星,使得观测者得到了高度精确的距离,这种方法也为确定值HO值为74(km/s)/Mpc成为一种可能。那么人们肯定也会疑惑,到底该怎样确定哪个值更为精确呢?
对于这两个值,UNIGE科学院理论物理系教授卢卡斯·隆布里泽这样解释说:这两个值多年来一直在变得更加精确,但尽管如此,它们彼此之间还是一直保持着不同。这两个值一直不同,自然会引发一场科学争论,但同时也会激起人们的希望,认为我们可能正在处理一种“新物理学”。
为了缩小差距,隆布里泽教授接受了宇宙并不像声称那样同质的观点,其实这一假设在相对温和的尺度上似乎是显而易见的。但毫无疑问的是,物质在银河外与银河内的分布并不相同。然而,可能很多人不知道,更难以想象的物质平均密度的波动,是以比星系大几千倍的体积来计算的。
如果我们真的处于一种巨大的“泡泡”之中,物质的密度明显低于整个宇宙的已知密度,这将对超新星的距离产生影响,也就是会对HO值产生影响。对于宇宙的膨胀速度到底有多快,还有待我们发现,不过值得一说的是,这一点点的探索中,我们也发现越来越多关于宇宙的奥秘。