科学家们检查了宇宙遗留下来的辐射结束关于宇宙是否在所有方向上都相同，或者是否在某种自转轴上对齐的长期争论。
事实证明，在我们的快速膨胀的宇宙，不存在“首选”的膨胀方向——宇宙以完全相同的速度向各个方向膨胀。 虽然这对我们当前的宇宙学模型来说是个好消息，但对爱因斯坦著名的宇宙学模型来说却是个坏消息场方程。
但在我们找到新的证据之前，让我们先了解一些背景信息。
多年来，科学家们一直认为宇宙可以以两种方式之一运行：它可以是均匀的和各向同性的——这意味着它在所有方向上基本上都是相同的——或者它可以是各向异性,这意味着它的外观可能看起来很均匀，但实际上它的纤维深处潜藏着一个“首选”方向。
为了理解各向异性的概念，请考虑钻石晶体。正如 Adrian Cho 所解释的科学杂志，金刚石晶体具有均匀的密度，但其原子都按特定方向排列。
想象一下一块木头——除了外面所有表面的凹凸和折痕之外，它只是一种物质，一块均匀的木头。 但事实是，沿纹理方向的强度实际上比横向方向的强度要强。
换句话说，如果某物是各向异性的，则它具有某种物理特性，当在不同方向测量时，该物理特性具有不同的值。
提出了宇宙各向异性的想法回应某些提示宇宙可能不像我们假设的那样均匀和各向同性。 但现在看起来各向异性宇宙假说有更大的问题需要担心。
早在 1543 年，尼古拉斯·哥白尼就证明了地球不是宇宙的中心，他指出我们的星球实际上绕着太阳运行，而不是相反。
“这一观察催生了哥白尼原理，该原理认为我们在无限、无中心的宇宙中没有特殊的位置，”曹说。
“20世纪初，随着阿尔伯特·爱因斯坦的出现以及宇宙向各个方向膨胀的观察，这个想法演变成宇宙学原理，它假设宇宙在任何地方、每个方向都是相同的。”
这是一个可靠的假设，从那时起我们就根据每一个假设当前的宇宙学模型- 解释了大爆炸、宇宙的膨胀以及宇宙中所有事物的比例 - 假设宇宙是各向同性的。
但在过去十年左右的时间里，某些细节让人们对这个想法产生了怀疑。
正如曹解释的那样，当你在小尺度上考虑时，物质在宇宙中的分布并不均匀。 例如，恒星系统、星系和星系团以随机团块的形式散布在整个宇宙中，科学家认为这意味着某种力或定向流将它们推到了适当的位置。
“他们认为，这是因为宇宙是在大爆炸中作为亚原子粒子的均匀汤而诞生的，”曹说。
“当宇宙经历称为膨胀的指数增长时，汤中微小的量子涨落扩大到巨大的尺寸，提供了密度变化，为星系播种。”
我们的宇宙学的理论是建立在这样的假设之上的：这些变化只在很小的尺度上才显着，而在最大的尺度上，它们是微不足道的。 但是，如果宇宙就像钻石晶体，并且无论缩小多远，其整个结构都有一个固有的首选方向，该怎么办？
这就是各向异性假说的用武之地，直到 2000 年代初，当 NASA 的威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP) 航天器在宇宙微波背景中发现奇怪的“隆起物”时，该假说的论证才变得更加有力，但无人能够解释。
事实上，科学家们认为，我们的宇宙中有一个区域非常令人困惑字面上称之为邪恶轴心- 但许多人认为这是统计上的侥幸。
为了一劳永逸地找出哪个选项最能反映我们宇宙的现实，英国伦敦大学学院的宇宙学家决定研究宇宙中最古老的辐射形式——宇宙微波背景（CMB），被称为大爆炸的“余辉”。
他们没有像邪恶轴心那样寻找宇宙微波背景的不平衡，而是试图寻找首选扩张方向的证据。
作为团队中的一员，丹妮拉·萨德 (Daniela Saadeh)在《今日宇宙》中告诉马特·威廉姆斯:
“我们分析了温度和极化（CMB），大爆炸的遗迹辐射，使用普朗克任务的数据。 我们将真实的宇宙微波背景与我们对各向异性宇宙中的情况的预测进行了比较。
经过这次搜索，我们得出的结论是，没有证据表明这些模式，并且宇宙在大尺度上是各向同性的假设是一个很好的假设。”
该团队最终估计，宇宙膨胀出现首选方向的可能性为 121,000 分之一，这是对我们所拥有的各向同性宇宙假说的最佳认可。
“我们第一次真正排除了各向异性，”萨德告诉 Cho科学。“之前，只是没有探查过而已。”
各向异性的宇宙会在宇宙微波背景中留下某些图案，就像底部图像中的那样，但宇宙微波背景实际上看起来像顶部图像，这是完全随机的。 图片来源：（上）ESA 和普朗克合作组织，（下）D. Saadeh 等人。 等人。
正如《今日宇宙》指出的那样，这有点令人失望，因为宇宙不是同质和各向同性的将支持唯一真正的解决方案我们有到爱因斯坦场方程- A他的广义相对论中的一组 10 个方程描述了由于时空被物质和能量弯曲而产生的引力的基本相互作用。
这些解决方案由意大利数学家 Luigi Bianchi 在 19 世纪末提出，允许各向异性宇宙 但如果这个假设不成立我们可能必须找到一种全新的方法来解释结果爱因斯坦的场方程。
但这远比压倒性证据表明存在各向异性的情况要简单得多。宇宙，以及我们必须重新思考整个宇宙学标准模型。 所以，考虑到所有因素，这绝对是一场胜利。
“在过去的十年里，人们对宇宙微波背景中是否潜伏着大规模各向异性的迹象进行了相当多的讨论，”萨德说。
“如果宇宙是各向异性的，我们就需要修改关于其历史和内容的许多计算。普朗克的高质量数据带来了对宇宙学标准模型进行健康检查的黄金机会，好消息是它是安全的。”
结果已被接受发表在即将出版的一期杂志上物理评论快报,您可以访问预印本在 arXiv.org。
