韦布望远镜新发现：星系旋转有偏好方向，暗示宇宙可能诞生于黑洞

IT之家 3 月 13 日报道，自2022年夏季起，詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）以其100亿美元的投资彻底深化了我们对早期宇宙的认识。然而，其最新的观测结果却可能令天文学家们感到困惑，因为这一发现暗示我们的宇宙可能被一个黑洞所束缚。

IT之家指出，在名为“詹姆斯・韦布空间望远镜高级深空河外星系调查”（JADES）的研究中，JWST对263个星系的观测揭示了一种异常现象：大多数深空区域及早期星系的旋转方向表现出一致性。具体而言，约三分之二的星系顺时针旋转，而三分之一则逆时针旋转。在一个随机的宇宙中，科学家们本预计星系的旋转方向会平分为50%。这一发现表明，星系的旋转可能具有偏好的方向。

对于这一观察现象的成因，目前尚未达成一致，但研究团队提出了两种主要假设。该项目的负责人、卡尔・R・艾斯工程学院计算机科学副教授利奥尔・沙米尔提到：“一种可能的解释是宇宙在诞生时就具备旋转状态。这一说法与黑洞宇宙学理论相一致，该理论认为整个宇宙可能存在于更大母宇宙中的一个黑洞内部。”

如果宇宙确实是在旋转状态下形成的，那么现有的宇宙理论可能将被重新审视。黑洞宇宙学，或称为“史瓦西宇宙学”，最早由理论物理学家拉杰・库马尔・帕特里亚和数学家 I.J.古德提出。这一理论认为，观察到的宇宙可能是更大母宇宙中黑洞的一部分。依据这一理论，黑洞的“史瓦西半径”，即可被称为“事件视界”（该界限意味着任何物质乃至光线都无法逃脱），同时也是可见宇宙的边界。

这个理论进一步指出，我们宇宙中的黑洞可能是通往另一个“子宇宙”的门户。这些子宇宙对我们而言无法被观测到，因为它们位于事件视界以外，这是一种单向光陷阱，光和信息无法从黑洞内部传递到外部观察者的视野中。此理论受到了纽黑文大学的波兰理论物理学家尼科德姆・波普拉夫斯基的支持。

黑洞的形成源自大质量恒星核心的坍缩，其密度远超宇宙中其他已知物质。波普拉夫斯基的理论中指出，物质在极端状态下的扭转（物质的扭曲和旋转）和自旋之间的强耦合，避免了物质无限压缩成奇点。他向 Space.com 解释道：“物质反而达到了一个有限的、极高的密度，停止崩溃，像被压缩的弹簧一样反弹，并迅速膨胀。这种状态下，强引力引起了大量的粒子生成，使黑洞内部的质量显著增加，并增强了推动反弹的引力排斥力。”

波普拉夫斯基进一步指出，这种大反弹后迅速膨胀的状态可能正是我们宇宙膨胀的根源，即现在所称的大爆炸。他表示：“这造成了有限的宇宙膨胀时期，解释了为何我们今日观察到的宇宙在最大尺度上呈现平坦、均匀和各向同性的特征。”

“在爱因斯坦广义相对论的扩展理论中，引力的扭转为此提供了合理解释，认为每个黑洞内部都会形成一个新的子宇宙，成为一个爱因斯坦-罗森桥，连接此宇宙与黑洞所在的母宇宙。”根据这一理论，在新宇宙中，母宇宙看上去就像是新宇宙独有白洞的另一面。白洞是无法从外部进入的区域，被视为黑洞的反面。

波普拉夫斯基继续强调：“因此，我们的宇宙可能是另一个宇宙中某个黑洞内部的产物。物质只能单向通过黑洞的边界，即事件视界，这在事件视界及其整个子宇宙中造成了过去和未来的非对称性。故此，在这样的宇宙中，时间的箭头将来自母宇宙的扭转。”

关于JWST的最新发现，波普拉夫斯基评论道：“如果我们的宇宙确实存在某种偏好方向，那将是一个引人入胜的发现。这种偏好可通过宇宙在某个母宇宙的黑洞事件视界另一侧诞生的理论来解释。”

他补充道，黑洞可能由恒星或星系的中心形成，也可能源于球状星团，而它们都有旋转状态。这表明黑洞本身也在旋转，其旋转轴将对由它们产生的宇宙产生影响，表现为某种偏好的轴。

“我认为，宇宙在旋转黑洞内形成是最简单的解释。时空的扭转为此提供了一种自然的机制，避免了黑洞的奇点，而是形成了一个新的封闭宇宙。”波普拉夫斯基说道，“我们宇宙中出现的偏向轴可能源自其母黑洞的旋转轴，对星系的旋转动力学产生影响，导致了所观察到的顺时针与逆时针的不对称性。JWST所揭示的星系在某一偏好方向上的旋转将进一步支持黑洞创造新宇宙的理论，若这些发现得以验证，我将非常兴奋。”

与此同时，还有一种对JWST观测到星系单向旋转的可能解释，即这可能是我们银河系的旋转导致的现象。

最初，科学家们认为银河系的旋转速度不会对JWST的观测产生显著影响。然而若事实的确如此，沙米尔总结说：“我们则需要重新校准对深空的距离测量。当重新校准距离测量后，也可以解释一些宇宙学未解的谜团，例如宇宙膨胀速率的差异，以及根据现有的测量，一些大型星系的年龄超出宇宙本身的年龄。”

该团队的研究成果已于本月在《皇家天文学会月刊》上发表。

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