英国牛津大学等机构科研团队近日发表研究称，宇宙在大尺度上可能并非传统假设的那样各向同性、处处相同，而是存在一种“偏向性”或“不对称性”。这一结论源自对所谓“宇宙偶极异常”（cosmic
dipole anomaly）的系统分析，被认为对目前占统治地位的标准宇宙学模型（ΛCDM模型）构成严峻挑战。
现行的标准宇宙学模型建立在一个关键前提之上：当在足够大的尺度上进行平均时，宇宙在空间上是均匀的，并且向各个方向看上去都一样，即具有各向同性和均匀性。这一假设使得广义相对论方程的求解极大简化，形成了所谓的“FLRW时空描述”，也是ΛCDM模型的基础。然而，近年来多个独立观测数据之间出现的“张力”，不断对这一理想化图景提出质疑，其中最著名的是围绕宇宙膨胀速率的“哈勃张力”。
在这项新研究中，科研团队聚焦的则是相对更少被关注、但更为基础的“宇宙偶极异常”。根据宇宙大爆炸遗留下来的宇宙微波背景辐射（CMB）观测结果，这一背景辐射在整片天空上极为均匀，温度起伏仅在十万分之一的量级，这正是宇宙大尺度各向同性的主要观测支撑。但在这种高度均匀之上，天文学家早已发现一个显著的“偶极各向异性”信号：天空一侧略热、对面一侧略冷，温差约为千分之一。
这一CMB偶极信号本身并不必然违背ΛCDM模型，但按标准理论推算，其他宇宙尺度上的物质分布（例如遥远的射电星系和类星体）应当呈现出与CMB偶极相对应的变化模式。早在1984年，天文学家 George Ellis 和 John Baldwin 就提出用极其遥远的天体样本来检验这种对应关系，以避免由本星系团等近邻结构造成的“团簇性偶极”假象，这一方法后来被称为“Ellis–Baldwin检验”。
如果宇宙确实符合对称的FLRW假设，那么物质分布的偶极信号应当由CMB偶极唯一决定；若两者不一致，则不仅会动摇ΛCDM模型，也会直接冲击FLRW时空图景本身。由于这一检验要求极庞大、均匀而精确的天体目录数据，直到近年相应观测资料才逐步完备，真正严格的检验才具备现实可能。
研究团队的最新分析显示，宇宙在Ellis–Baldwin检验中“不及格”：遥远天体的空间分布所呈现的物质偶极，与CMB偶极在方向上大致一致，但在幅度上明显不匹配。这一结论在使用地面射电望远镜观测数据和中红外波段的卫星观测数据时得到了一致印证。由于两类观测在设备类型、工作波段、系统误差来源等方面都有所不同，这种一致性强化了结论的可信度。
在作者看来，“宇宙偶极异常”由此成为标准宇宙学模型面前的一大根本性难题，却在天文界整体讨论中长期不及“哈勃张力”那样引人注目。原因之一，可能在于这一异常难以通过对模型做“小修小补”来化解，它指向的并不是某个参数的微调误差，而是要求从根本上放弃FLRW式的高度对称时空描述，相当于在宇宙学理论框架上“从零开始”。
尽管如此，研究团队指出，未来几年将有包括欧几里得（Euclid）、SPHEREx在内的多颗新卫星，以及维拉·鲁宾天文台、平方公里阵列（SKA）等新一代大型地面望远镜陆续投入使用，将以空前的广度和精度提供海量宇宙观测数据。这一数据洪流有望在借助机器学习等人工智能方法的辅助下，为构建超越ΛCDM的新宇宙学模型提供关键线索。
作者认为，如果最终证实宇宙在大尺度上确实存在“不对称性”，其对基础物理和人类宇宙观的冲击将是“真正巨大”的。现有理论可能不得不重写，人类对宇宙整体结构与演化方式的思考，也将面临一次全面的再出发。