世界中最大的天体或许隐藏着逾越咱们维度的入侵者。
在充溢世界的星系网中有一个巨大的空泛。由类星体所构成的一根巨弦能够跨过数百亿光年。一个由剧烈迸发所构成的环形占有了可见世界的6%。跟着对世界观测才能的日益强壮，地理学家们开端识别出比此前已知的还要更为巨大的结构。对此只要一个问题：它们中任何一个都不应该存在于那里。
自从哥白尼提出了他的革新思维，即地球在群星之间并没有什么特别的当地，地理学家就把它视为底子。世界学原理则更进了一步，以为世界中没有任何当地是特别的。当然，在部分上能够存在不同等级的体系，例如太阳系、星系和星系团，但当你进入更大得多的标准，世界就应该表现出均匀且各向同性。没有巨大的星系壁，没有巨大的空泛，也没有巨大的结构。
也难怪，这些接二连三的最新发现让世界学家们怒气冲冲。但是，对这个问题的回答也相同充溢了争议。有人提出，这些大质量的结构是另一个维度投影出的幻象，是存在咱们本身之外实际的第一个诱人依据。假如是这样，那么这些庞然大物就并非是存在于咱们世界中的物理实体，世界学原理依然适用。
绘图：Doaly
在现代世界学中有一个魔咒，它便是世界中的“受喜爱区域”。自文艺复兴以来，一切的科学主意都一直在对立这个概念。“受喜爱区域”会使得用爱因斯坦的广义相对论来研讨引力在世界演化中的效果变得愈加困难。假如你假定世界几乎是均匀的，那么求解爱因斯坦的方程就会简单得多。不过现在，世界学原理仅仅是一个假定。没有具体的依据能佐证它是正确的，反倒是的确越来越多有依据来否定它。
以之前说到的世界巨洞为例，它的直径到达了近20亿光年。比较于世界中星系的均匀密度，这个巨洞中的星系数量少了约10 000个。依据最新的观测数据，地理学家以为世界学原理只要在约10亿光年的标准及以上才建立。此刻，关于恣意给定体积，其间物质的均匀总质量才底子持平。但是，存在一个比这一标准还要大2倍的巨洞着实让整个画面显得突兀。10多年前，地理学家在世界微波布景中发现了一个巨大的低温斑块，这个超巨洞或许能够解说这个现象。
但是，超巨洞其实还不算大。早在2012年，就有地理学家团队宣告发现了跨度逾越40亿光年的巨大结构，其巨细是超巨洞的2倍。那会是什么东西？明显，它必定很不寻常。但是，这一次它并不是太空中一片空无一物的区域，反而却特别拥堵。被称为巨类星体群，它包括有73个类星体——十分悠远星系的亮堂活泼中心区。自20世纪80年代初以来，地理学家就现已知道，类星体有集合在一起的趋势，但在此之前还从来没有发现它们会在这么大的标准上成群。
2015年头，另一个地理学家团队则发现了一个巨大的γ射线暴群。γ射线暴是发作在悠远星系中的时间短高能迸发现象。发作这些γ射线暴的星系看上去好像构成一个直径达56亿光年的环形，占有了整个可观测世界的6%。地理学家们并没有想到会发现这么大的结构。它的巨细是世界学原理建立标准的5倍。
世界学原理是咱们知道世界的底子根底，因而这些有违世界学原理的现象深深地让地理学家和世界学家感到不安，即使是这些现象的发现者也是如此。例如，关于由γ射线暴所组成的环形，有一种或许性是它们或许被其他星系所围住，但因为这些星系过暗而没有被看到。这就像在一个漆黑的房间中均匀地放置着灯泡，当你走进房间时，仅有几只被点亮了，那么你很或许会就灯泡的散布得出过错的定论。这并不一定会损坏世界学原理。
世界微波布景低温斑块
世界微波布景是大爆炸所遗留下来的辐射，保留着世界仅约40万年时的姿态。它上面共同的印迹代表着婴儿世界时期温度稍高和稍低的区域。咱们对世界这一时期的知道预言，这些温度崎岖应该都很小，而且彼此之间也应该差不多大。但是，在2004年，运用威尔金森微波各向异性探测器，科学家宣告发现了有一个低温斑块要比其他的大得多。一开端他们以为，这或许是丈量成果的差错。尔后，欧洲空间局的普朗克卫星也观测到了这个低温斑块。对此，火急地需求的一个解说。
依据WMAP对世界微波布景辐射的观测所制作的图画。 | 图片来历：NASA/Goddard/WMAP Science Team
超巨洞是最有期望的解说，不过它却是世界学原理保卫者的眼中钉。有理论提出，在这个低温斑块的方向上存在一个超巨洞。为了抵达地球，世界微波布景辐射的光子有必要要穿过这个超巨洞。因为世界在加快胀大，当光子从这个超巨洞穿出时，它会发现这时其周围的物质密度比它刚进入这个超巨洞时还要低，其所阅历的引力势就会减小，所以它们的能量也会减小。当运用光子的能量来核算一个源的温度时，这会使得咱们过错地发现其本来地点的区域温度会比其他当地更低。
谐和矛盾
巨大的类星体群也引发了剧烈的争辩。有地理学家以为，它并非是一个真实的结构。2013年宣布的一篇论文对发现这一结构的算法和数据进行了剖析，核算了随机散布的类星体也呈现出结构的概率。成果显现这个几率仍是适当高的。不过，现在就下定论还太早。该类星体群的发现者以为，这一对立定见“保存且不实际”。他们以为，与模仿随机散布不同，一切的对立者应注意到一个现实，即这些类星体都拥堵在约3亿光年的标准之内。
和类星体群相同，超巨洞也被以为能够与世界学原理相谐和。世界学原理并没有说不允许任何当地呈现涨落，而是说世界在大标准上的均匀含义下是均匀的。总归，发现相似超巨洞这样的结构其概率并非为零，但数量不会许多。
类星体的概念图。| 图片来历：ESO/M. Kornmesser
但是，也有理论物理学家以为，无视这些世界巨型结构的做法或许是过错的。现实上，在世界学原理依然建立的情况下，它们仍能存在。咱们所要做的便是以为它们实际上并不存在。相反，它们其实是其他维度侵入咱们世界的第一批依据，是在咱们均匀润滑的世界布景上留下了的痕迹。
这好像是一个惊人的斗胆主张，但它却是建立在坚实的理论根底上的。一方面，逾越4维时空的额定维度并非是什么新鲜事。几十年来，许多理论物理学家们以为，额定维度的存在是咱们谐和爱因斯坦的广义相对论和20世纪物理学其他成果——量子理论——的最大期望。前者描绘的是大标准上的现象，后者描绘的则是微观世界，这两个看似彻底不同的概念之间的联婚会催生出一个能够描绘世界各个标准的理论，它常被称为“终极理论”或“万物理论”。
一个抢手的候选者是M理论，它是弦理论的一个扩展。M理论以为，咱们生活在一个11维的世界中，其他的7个维度紧紧地蜷缩在一起而无法被观测到。这是一个高雅且在数学上吸引人的结构，有一批有影响的支撑者。但它也有一个严峻缺点：缺少能够用来查验的坚实预言。对弦理论的另一种推行，被称为膜理论，则或许能够做到这一点，并就此处理世界学原理的窘境。
膜理论的中心思维是，咱们所知的世界是一张漂浮在更高维时空中的4维膜，在这个更高维的时空中还存在其他的膜。这样的主意能够与现有的引力理论相一致。现实上，即使是有无量多个额定维度，你依然能够回到广义相对论。
尽管其他的膜也占有着额定维度，但它们无法被直接探测到。该理论以为，咱们或许只能探测到当附近的膜与咱们地点的膜相交叠时所呈现的效应。
世界间的堆叠
那么，这又是怎么有助于处理世界学原理的问题呢？为了丈量悠远天体的间隔，地理学家运用一种效应，被称为红移。运用分光计，地理学家能够分化天体所宣布的光，提醒出其间的谱线。因为世界的胀大，正在远离咱们的任何天体所宣布的光都会被拉长，其谱线就会向光谱的红端移动。越远的天体，其退行的速度就越快，其红移的量就越大。假如地理学家看到许多天体都具有相同的红移，会将此解说成某种方式的结构，就像γ射线暴环或者是巨类星体群。
光源相对观测者的运动导致红移和蓝移 | 图片来历：Wikipedia
除非，当有另一个膜与咱们自己的相交叠时，观测这一交叠区或许会歪曲对红移的丈量成果。此刻，一个膜中的光子会对另一个膜中的带电粒子施加一个效果力。在这个交叠区域中，它会改动氢原子能级间的间隔。当电子在这些能级之间跃迁时，它们会发射或吸收光子，发生咱们用来丈量间隔的谱线。
假如膜的交叠使得能级间隔缩小，所发射出的光子其波长就会变长，而这个红移量和世界的胀大没有任何的联络。假如没有考虑这一点，假定所丈量到红移彻底是由世界学间隔所导致的，那么就会体系性地高估膜交叠区域中天体的间隔。
假如这个模型是正确的，那么膜交叠区域会呈现有天体集合在某一个红移值上，而在其他红移值上则没有天体。由此导致即使是均匀的世界看上去也会包括大质量结构和超巨洞的幻觉。这一下子就解说了巨类星体群、γ射线暴环和超巨洞的来历，这些结构和潜在的膜交叠相符。
等待依据
当然，这绝非是一望而知的工作。为了到达终究的方针，这个理论中包括了许多的假定，其间一些或许有点过分抱负。别的，此前也有人对膜理论中的一些假定提出了严峻的批判，其间不乏弦理论家。尽管如此，这个模型必定是能够查验的。
经过观测天空中的高密度区和与之毗连的低密度区，能够对这一理论进行查验。假如在一切情况下红移丈量成果间的差异都是相同的，那么它很或许标明，咱们的膜与另一个存在交叠。
斯隆数字巡天现已完成了有史以来最具体的世界三维图，有科学家正在方案研讨其间的红移数据库，来寻觅支撑这一理论的依据。这将会是证明咱们的世界并不仅有的重要依据，它不仅能解说地理观测中一些令人困惑的成果，还能为笼统的弦理论打下试验的根底。
不过，把世界中最大的这些结构化整为零的解说办法或许会在原地招来新的费事。例如，发现超出咱们本身地点的膜会对人类本身在世界中本已软弱的位置形成严峻的应战，而且使得世界均匀性的概念也变得没有含义。究竟，在一个包括有相互效果膜的巨大多重世界中，世界学原理很有或许将不再建立。
排版：Ruiying
题图来历：ESO/M. Kornmesser
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