以下文章经The Conversation许可转载，The Conversation是一家报道最新研究进展的在线出版物。
科学家们长期以来一直试图解释天空中一个神秘、巨大且异常寒冷的区域的起源。2015年， 他们接近于揭示其真相 ，一项研究表明它是一个“超空洞”，其中星系密度远低于宇宙其他区域。然而，其他研究未能重复这一结果。
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现在，由杜伦大学领导的最新研究， 已提交给《皇家天文学会月刊》发表，表明超空洞理论站不住脚。有趣的是，这开启了一个相当大胆的可能性——冷斑可能是与平行宇宙碰撞的证据。但在您过于兴奋之前，让我们看看这实际上有多大可能性。
冷斑可以在“宇宙微波背景”（CMB）图中看到，CMB是宇宙诞生时遗留下来的辐射。CMB就像宇宙在38万年前、温度为3000开尔文时样子的照片。我们发现它非常平滑，温度偏差小于万分之一。这些偏差可以通过我们关于早期宇宙如何演化到38万年历史的模型很好地解释。
然而，冷斑更难解释。它是天空中一块大约五度大小的区域，温度低了万分之一千八。对于一些大约一度大小的区域来说，这是很容易预料到的——但不是五度。在如此大的尺度上，CMB应该看起来更加平滑。
星系数据的力量
那么是什么原因造成的呢？主要有两种可能性。一种可能是光线穿过的超空洞造成的。但也可能来自早期宇宙的真正寒冷区域。新研究的作者试图通过比较冷斑周围星系的新数据和来自天空不同区域的数据来找出答案。新数据由 盎格鲁-澳大利亚望远镜获得，另一个数据来自 GAMA巡天。
GAMA巡天以及其他类似的巡天项目，获取数千个星系的“光谱”。光谱是从星系捕获的光的图像，并根据其波长展开。这提供了星系中不同元素发出的谱线模式。星系距离越远，宇宙膨胀使这些谱线移动到比在地球上出现的更长的波长。因此，这种所谓的“红移”的大小给出了到星系的距离。光谱与天空中的位置相结合，可以为我们提供星系分布的3D地图。
但研究人员得出结论，根本没有足够大的星系空洞来解释冷斑——与其它地方相比，冷斑前方的星系分布没有什么特别之处。
因此，如果冷斑不是由超空洞引起的，那一定是CMB光线来自一个真正巨大的寒冷区域。但那会是什么呢？一种更奇特的解释是，在非常早期的阶段，宇宙之间发生了碰撞。
有争议的解释
我们生活在一个由无限数量的平行宇宙组成的“多元宇宙”的想法，长期以来一直被认为是一种 可能性。但物理学家们仍然对它是否代表物理现实，还是仅仅是一个数学上的怪癖存在分歧。它是量子力学、弦理论和暴胀等重要理论的推论。
量子力学奇怪地指出，任何粒子都可以存在于“叠加态”——这意味着它可以同时处于许多不同的状态（例如位置）。这听起来很奇怪，但已经在实验室中观察到。例如，电子可以同时穿过两条狭缝——当我们不观察时。但是，一旦我们观察每条狭缝以捕捉这种行为，粒子就只选择一条。这就是为什么在著名的 “薛定谔的猫”思想实验中，动物可以同时处于活和死的状态。
但是我们如何才能接受如此奇怪的含义呢？一种解释方法是选择接受所有可能性都是真实的，但它们存在于不同的宇宙中。
那么，如果平行宇宙的存在有数学上的支持，那么认为冷斑是宇宙碰撞的印记就那么疯狂吗？实际上，这是极其不可能的。
没有特别的理由说明我们现在应该看到宇宙碰撞的印记。从我们目前对宇宙如何形成的了解来看，它似乎比我们能观察到的要大得多。因此，即使存在平行宇宙，并且我们与其中一个发生了碰撞——这本身就不太可能——我们在我们恰好能够在天空中观察到的宇宙部分看到它的机会也小得惊人。
该论文 还指出，在我们宇宙学的标准模型中，这种大小的寒冷区域可能偶然发生——可能性为1%-2%。虽然这也很不可能，但它是基于一个经过充分测试的模型，所以我们还不能完全排除它。另一种可能的解释是 质量密度的自然波动 ，这导致了CMB温度波动。我们知道这些波动存在于所有尺度上，但它们往往在较大尺度上变小，这意味着它们可能无法产生像冷斑一样大的寒冷区域。但这可能仅仅意味着我们必须重新思考这种波动是如何产生的。
看来天空中的冷斑在一段时间内仍将是一个谜。尽管许多解释似乎不太可能，但我们不一定非要将它们视为纯粹的幻想。即使需要时间才能找到答案，我们仍然应该为宇宙学在过去20年中取得的进展感到高兴。现在有一个详细的理论，在很大程度上解释了CMB的壮丽温度图和跨越数十亿光年的星系宇宙网。
本文最初发表于The Conversation网站。阅读原文。