在宇宙中,我们是特别的吗?

作者: Gaviota

来源: 原理

发布日期: 2022-06-08 20:30:52

天体物理学家杰里米·达林完成的新研究为“平庸原理”增加了证据,认为太阳系相对于“宇宙静止参考系”的运动并不特别,这与爱因斯坦的狭义相对论一致。研究利用宇宙微波背景和射电波数据,推断出太阳系的运动速度,并与先前的研究结果一致,推动了宇宙学领域的认识。

在宇宙中,我们是特别的吗?许多研究宇宙的科学家非常喜欢一种哲学,被称为“平庸原理”。它说的是,从本质上来说,地球、太阳或者银河系,和宇宙的其他部分相比并没有什么特别之处。现在,一项由天体物理学家杰里米·达林(Jeremy Darling)完成的新研究,为“平庸”的论点增加了另一个证据。

可以这么理解,这项研究认为,相对于一个“宇宙静止参考系”,我们太阳系进行着一种有趣的运动,但是,这种运动并没有什么特别之处。它与我们对宇宙的了解是一致的。从一个星系或者观察者的角度而言,我们并不特别。更有趣的是,研究再一次借助了爱因斯坦的狭义相对论。在这位伟大的物理学家提出这一理论的100多年之后,研究人员仍然在将他的理论付诸实践。

上世纪末,研究人员发现了宇宙微波背景(CMB),它还有一个更唯美的名字,被称作“大爆炸的余辉”,是早期宇宙遗留的电磁辐射。CMB的数据实际上还可以揭示出更多信息。比如,它展现出了一种偶极各向异性的特征,简单来说,它在我们运动的方向上看起来更“暖”,而在远离我们运动的方向上显得更“冷”。这实际上是太阳系的参考系和可观测CMB的参考系之间的多普勒效应产生的结果。

因此,从这种早期宇宙的光辉中,科学家可以推断出,相对于CMB定义的“宇宙参考系”,太阳以及围绕它运行的地球,正以一定的速度向某个方向运动。研究人员由此发现,这种推断出的速度是光速的不到百分之一,这个数字的确非常很小,但它并不是零。想要检验这种推断,理论上也可以完成。科学家可以计算地球上可见的星系数量,或者将它们的亮度相加来完成。这很大程度上还要归功于爱因斯坦于1905年提出的狭义相对论。

近年来,一些天文学家仍尝试计算了星系数量。问题在于,根据他们得出的星系数量推断,太阳的运动速度比先前认为的要快得多。这就和标准宇宙学之间出现了分歧。许多天文学家对这个宇宙学难题非常困惑,但也充满好奇,杰里米·达林就是其中之一。

他想到,有两项最近发布的巡天数据可以帮助提高星系数量计算的准确性,并揭示速度之谜,其中一项是VLASS(甚大阵巡天),另一项则是RACS(快速澳大利亚平方千米阵探路者连续调查)。这些数据让他能够将南、北半球的景象拼凑起来,研究整个天空。

重要的是,新的测量还涉及射电波,这使得它更容易“看”穿银河系的尘埃,从而改善了我们的宇宙视野。借助更先进的技术,并经过更仔细的分析,达林看到了一个星系更明亮、更密集的方向,和一个更暗、更松散的方向。根据星系的数量和它们的亮度所做的推断,与先前从CMB中推断出的运动速度完全一致。我们这里的宇宙拥有“正确”的速度。我们所知的宇宙学目前也“运转良好”。

由于达林的发现与过去的一些研究结果有所不同,他同样希望他的论文可以促使更多后续研究出现,来证实或者质疑他的结果。除了推动宇宙学领域的认识之外,达林还特别提到,这些发现同样是爱因斯坦狭义相对论的一个很好例证。

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