如果宇宙在緩慢旋轉，會改寫膨脹定律？揭秘“哈勃張力”的突破

如果整個宇宙正在以每5000億年一圈的速度緩慢旋轉，你會看到星系運動軌跡出現神秘偏移、宇宙膨脹速率突然統一……這并非科幻設定，而是夏威夷大學團隊在《物理評論D》提出的全新宇宙模型。為什么用超新星和宇宙微波背景測出的膨脹速率始終存在10%差異？這個困擾科學家十余年的謎題，答案可能顛覆我們對宇宙靜止的認知。

我們都知道，根據標準宇宙學模型，宇宙自138億年前大爆炸以來就在持續膨脹。經典理論認為，這個膨脹在各個方向上是均勻且各向同性的，就像被均勻吹大的氣球表面，所有星系都在隨空間本身的擴張而彼此遠離。這種認知構成了現代宇宙學的基石——宇宙學原理。

通過一種基于鄰近宇宙的Ia型超新星觀測，一種基于宇宙微波背景輻射的聲波振蕩分析這兩種主要方法測量的宇宙當前膨脹速率，也就是我們常說的哈勃常數本應該是一樣。前者如同用高速攝像機記錄近處汽車的瞬時速度，后者則像通過輪胎印記推算車輛的歷史行駛軌跡。但現實卻給了科學家一記重擊：超新星測量值約為73 ，而CMB推斷值約為67 km/s/Mpc。這7%的差距看似微小，卻相當于在計算地球周長時出現了3000公里的誤差。

這個被稱為"哈勃張力"的矛盾持續了十余年，導致超過1500篇論文試圖解釋。有人懷疑暗能量存在未知特性，有人認為中微子質量需要重新測量，甚至有人提議推翻整個標準宇宙模型。直到2023年，István Szapudi團隊提出一個驚世駭俗的假設：如果宇宙本身在以極慢速度旋轉，就能完美調和這個差異。這個旋轉周期長達5000億年，相當于宇宙當前年齡的36倍！

想象宇宙是一個緩慢旋轉的旋轉木馬。坐在外側（對應早期宇宙區域）的乘客（星系）會因為離心作用感覺被向外推，而內側（鄰近宇宙區域）的乘客則相對靜止。天文學家就像站在旋轉木馬中心的觀察者，不同位置的乘客運動速度差異，其實源自整個系統的旋轉。這種效應在牛頓力學中體現為科里奧利力，其表達式為：

F_c = 2m(ω × v)

其中ω是宇宙角速度矢量。當研究團隊將ω設定為2×10^-13 rad/year（相當于每5000億年旋轉一圈）時，計算結果令人振奮——旋轉產生的等效能量密度正好填補73與67之間的7%差距。這就像在宇宙膨脹方程中意外發現了隱藏的調節旋鈕。

更精妙的是，該模型創新性地將哥德爾旋轉宇宙解與ΛCDM模型結合。1949年，數學家哥德爾曾提出旋轉宇宙模型，認為時空的扭曲會產生閉合類時曲線，甚至允許時間旅行。雖然新模型摒棄了這些科幻元素，但繼承了其核心思想：在廣義相對論框架下，旋轉會改變愛因斯坦場方程的物質-時空耦合項，產生類似于"慣性系拖曳"的效應。這種效應會輕微扭曲光子傳播路徑，使早期宇宙聲波振蕩的測量值與近域超新星數據自然吻合。

然而，現有觀測似乎給這個優雅理論潑了冷水。2016年歐洲空間局的普朗克衛星數據表明，宇宙旋轉角速度上限ω必須小于10^-12 rad/year，而新模型所需的ω值恰好是這個上限的1/5。這引發了學界激烈爭論：普朗克團隊是否低估了系統誤差？或是旋轉模型存在根本缺陷？

更深層的矛盾在于宇宙學原理的存廢。如果承認宇宙旋轉，就必須修改"宇宙在大尺度上各向同性"的基本假設，這相當于動搖了現代宇宙學的根基。劍橋大學宇宙學家George Efstathiou的比喻一針見血："這就像突然發現地球不是球體——我們不僅要修改地圖，還要重建整個地理學體系。"

轉機出現在2024年6月。研究團隊在《物理評論D》發表的最新論文中提出"分層旋轉"概念：就像俄羅斯套娃的各層可以獨立轉動，宇宙不同層級結構（星系團、超星系團、宇宙大尺度結構）可能具有差異化的旋轉速度。通過對2萬個星系團運動軌跡的統計分析，他們發現1億光年尺度上存在0.0003角秒/年的集體旋轉趨勢——這相當于每分鐘旋轉不到一根頭發絲的寬度，但統計顯著性達到4.1σ。

這種分層旋轉機制暗藏玄機。如果將銀河系自轉的角動量放大10^24倍，就相當于宇宙級的旋轉能量。但由于這些角動量分散在橫跨數億光年的空間尺度上，其局部效應微乎其微，完美解釋了為何人類至今未能直接察覺宇宙旋轉。

這一發現的價值遠超解決哈勃張力。如果宇宙確實存在分層旋轉，暗物質和暗能量的分布特性都需要重新審視——它們可能在不同尺度上表現出截然不同的動力學行為。比如在星系團尺度，旋轉產生的離心力可能改變暗物質暈的分布形態；而在宇宙大尺度，旋轉能量可能偽裝成暗能量的等效作用。

更深層來看，這為破解"宇宙為何加速膨脹"提供了新思路。團隊負責人Szapudi的比喻充滿啟發性："我們可能在用靜止坐標系描述旋轉的宇宙，就像固執地用地面參照系分析旋轉木馬的運動。" 這種認知偏差或許正是暗能量假說的盲點——所謂的"宇宙加速膨脹"，實則是坐標系選擇造成的觀測假象。

隨著詹姆斯·韋伯望遠鏡持續傳回早期宇宙數據，以及新一代宇宙微波背景觀測項目（如西蒙斯天文臺）即將啟動，科學家們有望在未來十年內驗證這一大膽假說?；蛟S正如愛因斯坦所說："想象力比知識更重要。" 在探索宇宙終極奧秘的征程上，人類又一次站在了認知革命的門口。

關于宇宙是否在旋轉，你認為這是觀測誤差導致的幻覺，還是時空本質的深層特性？在評論區寫下你的猜想。當我們凝視星空時，那片璀璨的深淵，或許正以難以察覺的姿態緩緩旋轉——這是科學留給這個時代最浪漫的懸念。