反了、全反了！2025韋伯顛覆性發現，曾以為的真相全錯了！【文昭思緒飛揚438期】

放飛頭腦 思緒飛揚 朋友們好 2022年韋伯望遠鏡升空以來 它的觀測結果不斷蹂躪著 天體物理學家們的大腦 2025年一批來自韋伯的最新觀測結果 更是讓這個領域的權威們大呼 反了 反了 現在的宇宙理論看來是要不得了 得重新寫過了 按照現在標準的宇宙模型 宇宙在誕生之後 大約38萬年至10億年之間 宇宙中充滿了中性的煙霧 這種霧氣是由氫氣組成的 在濃霧的籠罩之下 早期星體發出的光線很難穿透濃霧 必須等到宇宙約10億歲之後 氫濃霧開始被消解 光線才能夠自由自在地在宇宙中穿行 所以當前的天體物理學家們 本來都指望著韋伯 能夠找到確鑿的證據 證明早期宇宙 被濃霧籠罩之下的種種特點 不過希望越大 失望也就越大 2024年起 英國劍橋大學和倫敦大學學院的 一個聯合研究小組 一直在用韋伯望遠鏡 聚焦觀察一個極為古老的星系 名叫加德斯星系 這個星系是在2022年被找到的 讓研究小組非常吃驚的是 他們發現星系在宇宙誕生之後 短短的3.3億年時間內就形成了 加德斯星系發射出了明亮的氫輻射 是一種阿爾法射線 這種阿爾法射線 一下就把團隊全體成員都給晃暈了 大夥大眼瞪小眼完全無法相信 因為射線太炫目了 這不可能啊 宇宙才3.3億歲 當時氫濃霧還很厚重 應該是通通把射線 都吸收掉了才對啊 怎麼可能這麼亮呢 這個發現給當前流行的宇宙模型 直接造成了巨大衝擊 而當前這個標準模型是久經沙場 經歷了時間的考驗 怎麼可能是錯的呢 現在的宇宙標準模型 叫作藍姆達冷暗物質模型 它的理論基礎 就是大家都熟悉的Big Bang 宇宙大爆炸理論 咱們直接說結論 冷暗物質模型之所以經典 是因為它用起來順手 解釋力強大 它能夠很好的解釋20世紀 20年代以來 觀測到的許許多多天文現象 比如宇宙背景輻射 宇宙超大尺度結構 超新星和宇宙的加速膨脹等等 都能夠通過這種理論來解釋 除了解釋力強大 它還有很好的預測能力 就更讓科學家們愛不釋手了 冷暗物質模型在21世紀初 很好地預測了一些研究方向 宇宙物理學家們按圖索驥 真的就證實了這些現象 比如重子的聲學震盪波這種現象 在宇宙誕生大約38萬年後出現 這種聲波會影響星系的相對位置 2005年一個團隊 叫作斯隆數字化巡天團隊 證實了這個推測 還有運用冷暗物質模型的 其它成功預測案例 這裡就不一一列舉了 有這麼多輝煌的戰績 那當然這個藍姆達冷暗物質模型 就成了宇宙理論當中的權威 受到追捧 所以雖然燒腦 關於這個宇宙模型 我們還是得解釋幾句 它最重要的組成因素就是暗能量 模型計算的核心常數叫作宇宙學常數 也就是那個希臘文字母Λ 它標定了暗能量所佔的比例 其它的一切計算都離不開這個數字 就像運用牛頓萬有引力定理來計算 離不開那個引力常數一樣 Λ這個數字目前的估算值 大約是68.3% 所以一句話總結 宇宙大爆炸理論Big Bang 和宇宙學常數 是目前標準宇宙模型的絕對支柱 絕對內核 所以回到開頭介紹的韋伯望遠鏡 那項反了的發現 按照宇宙大爆炸理論和標準模型 進行的精確計算 認定誕生於3.3億年前的加德斯星系 是不可能射出明亮的氫輻射的 氫濃霧會輕鬆的吸收掉它 就像照相機的濾光片一樣 乾乾淨淨的吸收掉 不留任何痕跡 所以韋伯望遠鏡 是應該觀測不到它的 不過對不起 韋伯現在觀察到它了 就直接打臉了大爆炸理論 和標準宇宙模型 其實韋伯打臉大爆炸 和流行宇宙理論 已經不是第一次了 從2022年7月韋伯投入服務以來 就不斷的在給人們帶來驚喜 或者說帶來驚嚇 2025年利奧爾·沙米爾教授 發表了一個奇特的發現 沙米爾教授在堪薩斯州立大學的 計算機科學系工作 他使用了韋伯望遠鏡的一項特殊服務 叫作高級深層河外星系巡天項目 這個服務是專門為研究 宇宙早期星系而設計的 沙米爾教授就加入了它 沙米爾使用了263個早期星系做分析 發現這些早期星系 有三分之二是順時針旋轉的 只有三分之一是逆時針旋轉 這個現象挑戰了標準宇宙模型 所預測的宇宙對稱假設 在這個問題上它就沒預測準 也挑戰了宇宙星系隨機定向的假設 如果是隨機定向 也就意味著早期星系們 應該是順時針旋轉 和逆時針旋轉基本對半開 沙米爾把這個發現 發表在了《皇家天文學會》月刊上 文章裡沙米爾教授 也提出了自己對宇宙模型的理解 非常有意思 我們後面會聊到 沙米爾還留意到了另外一個發現 2024年韋伯望遠鏡 正聚精會神地觀察 鳳凰座的一個天體 卻意外發現了一個完美的盤狀星系 這個星系距離地球大約120億光年 大約是在宇宙20億歲時生成的 它的尺寸接近銀河系 比它同時代的其他星系都要大很多 天文學家給它起了一個名字 叫作大轉輪(Big Wheel) 這個傢伙的出現直接挑戰了 現在流行的宇宙模型 因為它尺寸巨大 直徑大約是6萬5千光年 質量相當於3700億個我們的太陽 銀河系的直徑大約是8萬7千光年 質量相當於1萬1500億個太陽 這兩者是處於同一量級的 因為如果按照當前的標準宇宙模型去推 認為那個時代所產生的星系 最大也不會超過大轉輪的十分之一 這麼說起來可能有點難以理解 如果我們把宇宙的時間尺度 縮短到人的一生 就好理解了 如果把宇宙現在的年齡138億年 看作是人的100歲 那麼3至4億年間所產生的星系 就相當於是人的2至3歲時候所產生的 20億年就相當於是人的14歲左右 14歲的人剛剛開始青春發育期 也是開始長個子的時候 那麼14歲的人的骨骼尺寸 肯定比不上他20歲的時候嘛 所以天體物理學家們 從當下的標準宇宙模型來推理 認為那個時候的宇宙 應該還沒有足夠的物質 也沒有足夠的時間 去生成像大轉輪這麼龐大的星系 那這就是大轉輪被發現以後 給天體物理學家們造成的困惑 科學家們在發現了大轉輪 這個異常現象之後 立刻對它投入了更多資源 進行細緻的觀察 他們使用錢德拉X射線天文台的設備 拍攝了這個大轉輪的更多圖像 得出的結論是 大轉輪是個非常成熟的星系 它有一個活躍的星系核 這又是一個意外 現在的宇宙模型沒有考慮到的意外 從2022年韋伯望遠鏡 開始正常工作以來 已經觀察了超過700個早期星系 它們是大約在宇宙誕生之後 2.8億至6.5億年間所產生的 其實韋伯只是盯著一個 很小的區域在觀察 可是在它觀察範圍之內 所出現的早期星系數量 已經超過了那個藍姆達 宇宙標準模型所預測的兩倍了 所以標準模型的預測看起來 就不那麼靠譜了 和實際觀察差距很大 但是這些發現 對於那些維護標準模型的 天體物理學家來講 還不是最打臉的 最打臉的是 藍姆達冷暗物質模型的基礎內核 那個暗能量並非大家所想像的那樣 是恆定不變的 如果有誰告訴你 牛頓引力常數它不是恆定的 是上上下下在變的 那它就不叫常數了 就叫變量了 對吧 那所有關於引力的一切計算 都會泡湯 宇宙常數也是這樣 如果它總是處於變動之中的 那麼所有用到它的一切計算 也就都不成立了 而這個危機看來正在到來 前面講了暗能量是宇宙模型的支柱 是核心 但是它也是宇宙中最神秘的一環 亞當·里厄斯是美國著名的天體物理學家 2011年的諾貝爾物理學獎得主之一 他之所以得獎 就是因為他在研究宇宙加速膨脹方面 有突出貢獻 他也是當今世界上 研究暗能量最多的人 因為天體物理學界普遍認為 這個暗能量 就是推動宇宙加速膨脹的核心力量 甚至有可能是唯一的力量 所有人都期待大拿里厄斯 一定可以告訴我們 關於暗能量的更多秘密 因為他畢竟因此而得過諾貝爾獎嘛 不過里厄斯很誠實 他在接受記者採訪的時候說 其實我們不知道暗能量是什麼 叫暗只是勉為其難的命名 但是它控制著宇宙的膨脹方式 和宇宙的最終宿命 但是 凡事都怕「但是」這兩個字 里厄斯話鋒一轉說 現在經過觀察上百萬的天體 他又認為我們以前的認識 可能一直都是錯的 What 以前想錯了 難道說暗能量 不是我們之前所理解的那樣 是恆定不變 均勻分佈在宇宙中的嗎 那里厄斯為什麼要自我打臉呢 原來里厄斯率領的團隊 一直在使用安裝在亞利桑那州的 暗能量光譜儀 觀察大量的天體 里厄斯接受採訪的時候 已經是2025年了 他說他的研究小組 已經收集了三年的數據 他們分析數據以後得出的結論是 隨著宇宙時間的推移 暗能量也在發生著變化 對 你聽明白了 暗能量並非宇宙常量 它也是變量 如果鐵板釘釘了 暗能量就是變量 那麼現在的宇宙模型就悲劇了 那個藍姆達冷暗物質模型 要麼退休 要麼就得大改 那這也能說明為什麼很多事情 都沒有在這個標準模型的 預測範圍之內 比如前面提到的 發現了宇宙早期的成熟星系 大轉輪星系 和沙米爾教授所發現的 星系旋轉方向的不對稱 因為把暗能量作為一個不變常量 這個基本假設就錯了 變量和常量大不相同 最簡單的例子就是 如果牛頓那個引力常數不是常數 而是在變的 那麼馬斯克的SpaceX火箭 今天能上天 明天可能就變了 就上不了天了 當然這件事情不會發生在明天 以宇宙的時間尺度 可能發生在幾億年之後 里厄斯說 暗能量很可能也是在變化中的 這是從發現暗能量25年以來 最驚人的發現了 他說研究小組分析了1500萬個星系 和一些明亮天體的光線 通過這些數據 計算出了宇宙的膨脹速率 結論就是 宇宙暗能量的推動力在變小 當然你可以質疑這個結果 但是隨著研究的推進 數據越來越豐富 結論也就越來越紮實 如果用質量控制5西格瑪 作為最強的指標 里厄斯認為現在這個結果 大概已經夠4.2個西格瑪了 里厄斯估計再有一兩年的工作 那麼這個研究結果 就可以達到5西格瑪的標準了 就可以鐵板釘釘 暗能量的推力確實在變小 里厄斯對此非常有信心 因為他的研究 並不是只依賴暗能量光譜儀 有多種方式在並行 而且結果是互相支撐的 里厄斯說 團隊也在使用 NASA的南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡 和智利魯賓天文台 這些強大的工具 也能夠幫助揭示暗能量的真相 他相信我們現在熟悉的宇宙理論 在未來幾年內 就會發生天翻地覆的變化 他猜想如果暗能量 確實是在持續變弱 宇宙就會減速膨脹 達到穩定態 然後就會在未來某個遙遠的時刻 出現大緊縮 最後宇宙就會向膨脹的起點塌縮 走回生命的原點 完成宇宙生命的大輪迴 至於沙米爾教授 他得知里厄斯團隊的研究成果之後 並不驚喜 因為他比里厄斯想得更加狂野 沙米爾認為 標準宇宙理論和大爆炸模型 作為從20世紀到21世紀初 最有解釋力的宇宙理論 它的黃金時代已經過去了 韋伯的新發現執行了它的死刑 是時候提出新的理論 來解釋宇宙現象了 沙米爾採納了黑洞宇宙理論 來解釋他所觀察到的 星系不對稱旋轉的現象 以及解釋大轉輪星系的意外出現 這個理論非常奇葩 非常有想像力 他認為我們的宇宙 是存在於一個旋轉的黑洞之中 這個母黑洞的旋轉 會給早期形成的星系 一個優先的旋轉方向 在這種假設當中 宇宙的自轉可能導致 宇宙出生的物質 立刻就形成旋轉盤的形狀 這也是為什麼我們觀測到的 大多數星系都是這類形狀 同時宇宙從母黑洞中 所獲得的旋轉角動量 也能夠帶動星系物質 在最初的幾百萬年之內 就可以形成頗具規模的盤狀星系了 在十幾億年時間內 就能夠形成像前面提到的 大轉輪這樣的龐大星系 擁有完美的旋轉臂 像銀河系一樣 尺寸和質量都是非常巨大的 也正是因為宇宙一開始 就獲得了一個固定方向的旋轉力 所以宇宙就不會是完美對稱的 這也解釋了我們所觀察到的 三分之二的星系是順時針旋轉 三分之一是逆時針旋轉這種現象 這個很有想像力 也很有奇幻色彩的黑洞宇宙學 是美國的物理學家帕特里亞提出來的 他的核心假設就是 我們觀察的宇宙只是一個黑洞的內部 很可能我們這個黑洞 只是眾多黑洞當中的一個 也就是說在我們這個宇宙之外 還有許許多多個宇宙 現在已經有很多天體物理學家 擁抱了這個理論 這個理論成立的最重要假設 就是黑洞的半徑 它和我們觀察到的宇宙半徑 是一個尺寸 而這個情況真的恰好就成立 這讓一些持反對意見的人很不爽 他們說這不算什麼 你觀察到這個只是一個巧合 但是沙米爾在2025年的研究結果 恰好給了這個理論觀察上的支持 沙米爾在文章裡 也用這個理論來解釋自己的發現 針對里厄斯的發現 暗能量的推力是隨著時間的流逝 在變化中的 沙米爾認為 這其實就是宇宙的膨脹速度 在不同地方是不同的表現 沙米爾還認為有另外一種模型 可以對這種現象做出解釋 而且這種模型和前面講的 那個頗有奇幻色彩的黑洞宇宙理論 也不衝突 這種理論也有一種很奇妙的名字 叫作時景宇宙學 時間的時 景色的景 其實就是Timescape 這個詞的直接中文翻譯 這個理論是新西蘭物理學家 威爾特希爾教授在2007年提出來的 這種理論最核心的觀點 就是宇宙物質不是均勻分布的 那麼時間也因為物質的分布不均勻 有的地方表現出慢 有的地方表現出快 那這個說法的理論基礎 大家應該清楚 就是愛因斯坦的相對論 在質量很大的物體附近 時間的流逝會變慢 這也是為什麼黑洞世界附近的時間 極其的慢 因為黑洞的質量極其巨大嘛 2024年的一項研究 對超新星數據進行了分析 研究者意外發現 用這個時景宇宙模型 可以很好地解釋 宇宙的加速膨脹現象 而不需要引入暗能量 這個神秘的存在 既然這個宇宙模型不依賴暗能量 那也就認為 宇宙很可能並沒有一個 我們人認為的恆定年齡 你說這個宇宙有多老呢 是100多億歲 300多億歲 還是別的年齡呢 很可能都是對的 那是因為年這個概念在宇宙中 就不是固定不變的 因為在宇宙的不同區域 時間的流動快慢是不一樣的 這個模型認為 在宇宙物質稠密的地方 時間就比物質稀疏的地方 流逝的更慢 比如在星系集中的區域 就比宇宙的空洞區時間流逝的更慢 大約是空洞區的67% 簡單地說 空洞區那邊6個小時 在星系區僅僅過了4個小時 所以在這個模型看來 所謂宇宙的加速膨脹 壓根就是不存在的 只不過是時間帶來的幻覺 因為我們地球這個觀察點 和所在的本地星系群 恰恰是在一個超級空洞裡面 銀河系正好在空洞的正中心 所以我們這兒時間流逝的就比較快 所以在地球上觀察 就會覺得宇宙在加速膨脹 其實不然 這只不過是長久時間差距 所帶來的積累效應 如果把這個假設進一步發揮 大家覺得會不會很像神話當中所講的 天上方一日 地上已千年的故事呢 很有意思是吧 沙米爾認為時景宇宙學 很好地解釋了 里厄斯所觀察到的現象 只不過他還需要更多的測試 看看他能不能完美地解釋 別的宇宙現象 在古印度神話裡 天地創造之神梵天 是從一枚金卵裡生成的 而新的宇宙理論 也正在朝這個方向接近 不是先有大爆炸 Bang一聲之後 宇宙在漫長的時間裡 慢慢慢慢長成的 而是宇宙先在蛋裡面生成以後 才破殼而出 迅速地向更廣闊的空間擴展 而這個蛋就是前面所講的黑洞 那這麼看起來就要給「黑洞」正名了 聽起來它像是一個生命的墳場 代表著黑暗和毀滅 其實恰恰相反 黑洞是宇宙的搖籃 代表著光明和生命 是萬物的起源 宇宙在這枚卵 也就是黑洞當中 也就像嬰兒從受精卵開始一樣 從一開始已經具備一切遺傳信息了 按照遺傳編程 先長成胎兒 然後再出生 就像神話中梵天誕生的過程一樣 如果以人體來做類比 就是人的細胞 其實是在出生成長之前 形態就固定的 人的成長不過是細胞 按照固定的程序在堆積在繁殖而已 不是隨著成長 細胞形態才固定下來 宇宙中的星系也是這樣 它們從一開始就是有穩定形態的 並不是要隨著宇宙的成長 要慢慢地從原初的量子、氫原子 再聚集起來 那這也符合韋伯所觀察到的早期星系 比如大轉輪星系 它從一開始就具有複雜成熟的形態 英國數學物理學家彭羅斯 在研究宇宙物理多年之後也說 我是一個不相信宗教的人 但是現在的很多發現 的確從某種程度上證實 宗教神話對宇宙的描述是正確的 彭羅斯曾經提出宇宙循環論 他認為宇宙像輪迴中的人一樣 一次次從生到死 然後又如鳳凰涅槃一般再生 在他的理論當中 宇宙並不是從一點上爆炸產生的 而是在很多點上同時產生生長 然後再合併在一起 組成了我們今天看到的宇宙 所謂宇宙大爆炸 它並不是真的爆炸 Bang一聲 如果你在別的宇宙中看 其實我們的宇宙就像是一個胚胎 慢慢生長形成的過程 只不過現在這個胚胎就是我們自己 那麼在我們自己感知的時間中 就看不到起源 就覺得自個兒突然出現了 又找不著媽媽問 我是怎麼來的呀 媽媽可以給你解釋 哦 你是媽媽從醫院裡撿來的 或者你是媽媽手機話費 充值的時候送的 沒有解釋就只好自個兒瞎編 就愣說自個兒是大爆炸給炸出來的 是從石頭縫裡蹦出來的 那不知道觀眾朋友們 您是怎麼看的呢 那麼好 今天這個話題就分享到這 謝謝大家 如果您覺得今天的話題 或者咱們這個頻道有意思的話 就請訂個閱 關個注 下回更新不迷路 散會 最後剪輯師小謝拍了個案 看完這一集 孫悟空要重新思考人生了