逼疯天文学家：宇宙在超慢自转，差点转出时间循环？！

涡状星系，又名梅西耶天体M51，一个壮观的漩涡星系。图片来源：NASA/ESA

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撰文 | Brian Koberlein

翻译 | 陈子鹏

编辑 | 王昱

宇宙中的一切都在旋转。星系、行星、恒星和黑洞都会旋转，哪怕转得很慢，也是会旋转的。这是因为宇宙中的气体和尘埃云从来都不是完全对称的。但宇宙作为一个整体并不旋转。有些天体以一种方式旋转，有些则以另一种方式，但把所有天体的转动量累加在一起则总和为零。至少我们认为总和为零。然而一项新的研究表明，整个宇宙确实在旋转，这一旋转或许是哈勃常数争议这一宇宙级难题的有力解法。

宇宙在旋转的想法并不新鲜，甚至爱因斯坦也考虑过这个观点。美籍奥地利数学家库尔特·哥德尔（Kurt Gödel）设计的旋转宇宙模型最为著名，此亦为爱因斯坦场方程的解。哥德尔度量有一些非常奇怪的性质。宇宙学标准模型中使用的度量具有三个空间维度和一个时间维度，而哥德尔的模型具有两个类时维度。遥远星系会产生一种奇怪的旋转偏差，导致光的自发偏振。更奇怪的是这种宇宙中充满了时间循环。它们被称为闭合类时曲线（closed timelike curves，CTCs），只要在太空中旅行，你就能在过去与自己相遇。

哥德尔的模型是对相对论理论极限的有趣探索，但它与真实宇宙没有任何显著的相似之处。天文学家一直在寻找宇宙微波背景中的星系自转偏差和不对称性等现象，这些现象或许能证明宇宙在旋转，但观测极限内所有结论都表明，我们的宇宙并没有旋转。

但随着时间推移，我们的观测极限越来越高，这似乎反倒把我们拖入了一个理论困境。我们知道宇宙起源于我们称之为大爆炸的高温致密状态，从大约138亿年前开始膨胀。由于暗能量的作用，它膨胀的速度越来越快，但确切的膨胀速率依旧是个迷。对宇宙微波背景辐射（CMB）的涨落的观测发现，宇宙以每兆秒差距（Mpc）约67千米每秒的速度膨胀（即哈勃常数：67km/s/Mpc）。然而对遥远星系中超新星和造父变星的观测发现，这一数值是73 km/s/Mpc。根据宇宙学标准模型，用这两种手段观测到的同一个值应该是一致的，而实际上观测到的冲突就被称为哈勃常数争议。这正是现代宇宙学面对的核心谜团，也难怪宇宙学家提出了各种各样的疯狂解法，无论是修正引力理论，还是暗能量的精质模型，亦或是奇异超对称粒子理论。那么何不重新考虑一下旋转宇宙模型呢？

拟合观测得到的哈勃常数值与宇宙的旋转速度。其中H_CMB为观测CMB的涨落得到的哈勃常数值分布区间，H_SNe为观测超新星得到的哈勃常数值分布区间，ω₀为宇宙旋转的角速度。图片来源：Szigeti, et al

这个新模型没有使用哥德尔度量，而是假设宇宙充满了均匀旋转的流体。曾有人提出这种流体的无旋转版本来解释暗能量，但增加旋转意味着时空被扭曲了，类似于我们观察到的地球等旋转质量产生的参考系拖拽效应。正如作者所说，随着距离的增加，旋转流体会使我们对宇宙膨胀的观测产生偏差。换句话说，我们测量哈勃常数的位置距离我们越远，它的数值似乎就越小。

该团队假设观测近邻宇宙膨胀的结果，即73 km/s/Mpc的值是最准确的，然后反推流体必须以多快的速度旋转才能与观测CMB涨落得到的67 km/s/Mpc的结果相匹配。根据这些数据，他们得到了宇宙的自转角速度：每十亿年自转3.5弧度。简单来说，宇宙旋转模型可以解决哈勃常数争议。有趣的是，作者得出的旋转速率刚好低于产生闭合类时曲线的极限。模型旋转得尽可能快，从而避免所有的时态逻辑崩溃。

这个结论令人着迷，但也隐患重重。首先，该模型是一种微调模型。作者在假设它成立的基础之上进行论证。微调模型本身并没有什么问题，但俗话说，微调模型是弱模型。它能解决问题并不意味着它就是正确结论。此外，旋转流体的引入还将影响星系演化和星系聚合成团等的走向。作者意识到了这一点，指出他们的下一个目标是使用观测性的测试来验证模型，时间（和空间）将告诉我们模型最终是否为真。

原文链接：

https://www.universetoday.com/articles/an-interesting-solution-to-the-hubble-tension-the-universe-is-slowly-spinning

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