在宇宙中，我们是特别的吗？
在宇宙中，我们是特别的吗？Original Gaviota 原理
2022-06-08 05:30 Posted on 浙江
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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。
这项宇宙学的新发现已发表在《天体物理学杂志通讯》上。
发现不一致
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”，是早期宇宙遗留下的电磁辐射。
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”。
https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/tqOuxs8dsHOBVmULfrpLUicJmV7UOhnLMHO6GNNpY1IzWnnQELAhuiaicIMevR6kq1Wsicic7iaUTPd3JthSiaQP5hfBw/640?wx_fmt=jpeg一些模拟研究中用到的CMB偶极图谱。（图／ResearchGate）
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。狭义相对论阐释了速度如何影响时间和空间。简单理解，在这个例子里，如果地球上的观察者朝着与太阳和地球的运动相同的方向望向宇宙，则应该看到更明亮、更集中的星系。类似的，如果朝相反的另一个方向望去，则应该看到更暗、更分散的星系。从这样的数据中，同样能推断出运动的速度。
但是，计算整个天空中的星系数量是个极其困难的差事，通常只能在一个半球或者更有限的范围内进行计算。除此之外，我们自己的星系也会“碍事”，银河系的尘埃会遮蔽视野，越靠近我们的星系，它们就会看上去越暗。
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。
是我们太阳系出现了什么“异常”吗？
重新计算
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”。
继续研究
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。
#创作团队：
撰文：Gaviota排版：雯雯
#参考来源：
https://www.colorado.edu/asmagazine/2022/05/31/putting-theory-special-relativity-practice-counting-galaxieshttps://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac6f08#图片来源：
封面图：Optical: ESO/E. Helder; X-ray: NASA/CXC/Univ. of Utrecht/J.Vink et al.首图：ESA/Hubble & NASA, F. Pacaud, D. Coe
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