【编者按】以前的研究很少从宇宙大尺度上去探究标准模型，讨论广义相对论的适用性。而最新的宇宙大尺度图像，却令天文学家大吃一惊。这些图像显示了一些标准模型框架外的东西，同时，广义相对论也可能在这一尺度下遭到质疑。
（文/Lisa Grossman）根据最大的星系调查结果显示，迄今为止宇宙似乎比天文学家预期的更繁茂。有可能宇宙标准模型需要重新修订，也许就连引力在宇宙中的作用也会出现新的理解。
“爱因斯坦的广义相对论在超大尺度下可能稍有偏差。”伦敦大学学院的宇宙学家肖恩•托马斯这样说，他的相关论文发表在了《物理学评论快报》上。“这可能是某些奇特事物存在的标志之一。”
从近距离观测宇宙时，物质会组成恒星、星系和星系群。如果把视野拉远，天文学家认为宇宙看起来会更加平滑，就像从飞机上看地面时景观会交融在一起一样。
物质的丛聚可能来源于早期宇宙物质密度的微小波动。宇宙膨胀时，引力以一小块物质为中心可以吸引越来越多的物质聚合。基于目前引力原理和宇宙组成的最佳模型，宇宙学家可以从大爆炸中推断出宇宙在各尺度上的丛聚度。
但是托马斯和同事们观察了目前技术能获得的尺度最大的宇宙图像，发现宇宙比模型预测的要粗糙。
“这就像在地球上发现了从未想到的新大陆。”加拿大滑铁卢大学的物理学家迈克尔•赫德森如是说，虽然他没有参与这项研究。
托马斯和同事们使用了斯隆数字化巡天项目中的数据。该项目搜索了整个天空的五分之一区域，拍摄了至少在40亿光年外的723,556个星系的粗糙三维图像。研究者计算了星系在20亿光年的尺度上是否平滑或均匀分布。
“这些尺寸已经合理的接近了宇宙的尺度，之前还没有人进行过真正意义上的测量。”哈德森说。
在这些尺度下，宇宙从一点到另一点预期的物质丛聚度变化率大约为1%。新分析发现实际变化率是该值的两倍。尽管仍基本平滑，但也比现有宇宙模型的预测值大得多。
这个结果意味着宇宙学家需要重新审视他们对暗能量的理解，暗能量是推动宇宙不断加速膨胀的神秘力。暗能量本身应当几乎完全平滑，但是暗能量会在周围聚集可见物质团块。
这些额外的团块也可能表示暗能量根本不存在。反而，引力在极大尺度下的作用方式可能与小尺度中完全不同，如果事实如此，那么爱因斯坦的广义相对论就需要大修一场了。
“广义相对论已经得到了多次证明，但是试验都是在相同尺度下进行的。”托马斯说，“现在有新的尺度加入，所以一些东西会被打破，需要新的理论加入。”
当然，物质丛聚度可能是观测系统存在误差导致的，如伪装成星系的恒星，或是阻挡远距离星系视线的银河系尘埃。托马斯和同事们检查了这些可能性，认为可以排除它们的影响，但其中仍有质疑的空间。
更加丰富的数据可以帮助研究者解决疑虑，即将进行的暗能量调查便可以提供需要的数据。
“检验此理论的正确性将是非常有趣的事情，我们的标准模型是需要通过一些小的调整来修订，还是全盘推翻重来呢？”哈德森说，“让我们一起边走边看吧。”
博主介绍： Lisa Grossman 2009年毕业于加州大学Santa Cruz分校，科技交流专业。毕业后，她一直从事科技写作工作，从硕士期间便在Science News等地方做编辑，现在在Wired上开博。她的博客内容涉及面相当广，涵盖各个学科。
