在地球上，我們習慣於根據各個地區的獨特習俗和需求而制定法律。例如，在大多數地方駕車時，您可闖紅燈，但在大城市，交通法規更加嚴格，為了適應繁忙的道路，您不能這樣做。
相反，宇宙的物理定律不能容忍這種局部偏差。假設從我們自己的太陽繫到數十億光年遠的星系，到處都存在著違反通用物理學的物理學定律。換句話說，儘管物質的密度和分布在整個空間中存在明顯的變化，但科學家們認為，在數億光年的大範圍內，宇宙是同質的。
這種普遍定律的概念，即宇宙學原理，已經產生了數百年的理論，到目前為止，已經被天文學觀察所證實。各種相同性的宇宙模型有助於解釋一些關鍵現象，例如宇宙微波背景的均勻性，宇宙中最古老的光以及宇宙以均勻的速率進行膨脹。
從更實際的角度來看，宇宙學原理是：「宇宙存在公平競爭嗎？各地的物理定律都一樣嗎？」
雖然大多數證據表明宇宙是公平的，但也有許多宇宙現象似乎與宇宙學原理相衝突。例如，在過去的幾個月中，兩個物理學家團隊發表了關於宇宙異常的完全不同的觀察結果，暗示了基本定律和作用力的潛在變化。
甚至更奇怪的是，這項新研究還支持了以往的其它研究，勾勒了這些變化的「方向性」。換句話說，它們構想出一個可能的宇宙模型，在該模型中，物理定律向某些方向移動，就好像它們處於神秘的宇宙梯度上一樣。這些發現與其各它同性測試宇宙的同質性測試不符，表明宇宙沒有首選的方向。
矛盾的結果並不意味著我們必須放棄宇宙學原理，因為它需要大量證據來推翻既定的物理學。但是新的研究記錄了目前尚無法解釋的「局部」和極其遙遠的尺度上的現象，這些現象挑戰了我們對宇宙行為的基本期望。
常數
有四種已知的自然基本力：萬有引力，電磁力以及弱和強核相互作用。宇宙學原理表明，這些力在整個宇宙中對物質的影響相同，這就是為什麼可見的物體（例如恆星和星系）通常在天空看起來行為和規律都相同的原因。
但是，如果您仔細觀察，物理常數中可能會出現奇數。例如，利用稱為精細結構常數的值來計算電磁力的強度。該常數在數學上被固定為不可更改的值，例如普朗克常數和光速。如果宇宙真的是各項同性質的，那精細結構常數（就像所有常數一樣）永遠都不會在其中變化。
但是在過去的十年中，科學家們在遙遠的宇宙中測量了這個常數，並發現了它可能會波動的證據。這個令人費解的趨勢以「迄今為止（精細結構常數）的最遙遠的直接測量」達到了一個新的裡程碑，該距離是在距今130億光年的古老「類星體」的星系中進行的，該研究在4月發表的《科學進展》中進行了報導。
儘管多年來科學家一直在使用宇宙物體發出的光來對精細結構常數進行測試，但新論文將實驗的範圍擴展到「嬰兒」宇宙中，距大爆炸僅十億年。
我們比以往任何時候都走得更遠。就時間而言，我們比以往更接近大爆炸。我們可以比以前更直接地測量早期宇宙中電磁力的距離。
團隊使用X-SHOOTER儀器研究了有130億年歷史類星體的光，該類星體名為J1120 + 0641。在到達地球的途中，這道古老的光被四層氣體雲過濾掉了，這些氣體雲沿J1120 + 0641的視線呈較低的紅移。團隊使用光線穿過雲層時的光譜模式來計算精細結構常數的值。
這些觀察結果並未揭示常數隨時間的變化。但是，當研究人員將他們的研究與過去研究中收集到的較大數據點進行比較時，他們發現它與以前沿空間軸可能變化的跡象相匹配：更強的測量來自銀河系銀河中心的方向，而更弱的測量則來自發現相反的方向。這構想出一個「偶極」宇宙的模型，它可能具有類似於北極和南極的東西。
令人著迷的科學情況是，所有這些奇怪的影響，影響著宇宙中各向異性和方向性的暗示，其中許多確實排列在天空上。」「也許這些東西之間存在某種我們尚不完全了解的關係，有趣的是注意到這種一致性。」
雖然這些觀察結果確實令人著迷，但仍需要更多的研究來約束造成這些明顯波動的原因。可能是更多普通問題的結果，例如儀器不夠精確，無法在進行測量時避免較大的誤差範圍。
這僅僅是一組宇宙巧合？還是它在告訴我們關於基本物理學的一些有意義的東西？以及宇宙的起源和演化？真的還有待觀察。目前，我們只是竭盡所能進行最好的測量，尤其是儘可能地了解測量中的不確定性。
X射線異常
今年4月發表在《天文學與天體物理學》雜誌上的另一項研究報告了星系團發出的X射線的異常。
研究顯示，由德國波恩大學博士研究人員康斯坦蒂諾斯·米卡斯（Konstantinos Miggas）領導的物理學家開發了一項新技術，用於「研究星系團周圍熱氣體發射的X射線的定向行為」。他們的發現與其他研究小組的一些結果一致，指出了宇宙學原理中更多可能的問題。
「星系團以前從未被用於這樣的研究，」米卡斯在一次電話會議上說，這使它們「成為研究宇宙學原理的一個很好的新工具。」
他接著說：「我們提出了這個想法，一個獨立的方法，來測試其他人已經測試了一段時間的東西。」。「事實證明，由於這些觀察結果，它以非常有力的證據給了我們非常令人驚訝的結果。」
星系團是宇宙中最大的引力束縛結構，包含數百個甚至數千個星系。當這些星團發出的光到達地球時，它被宇宙的膨脹所拉伸，使得更遙遠的星團出現紅移。
米卡斯和他的同事用兩種方法計算了這些星系團中氣體的X射線亮度：一種是根據氣體的估計溫度得出的，這個數值不受宇宙膨脹的影響；另一種是計算宇宙膨脹率的方法。有趣的是，這兩個測試的結果並不總是一致的：一個特定方向的星團比預期的要暗，另一個方向的星團比預期的要亮。
更奇怪的是，這些X射線光度的方向與另一個研究小組發現的模式大致吻合，該小組一直在尋找潛在的宇宙各向異性，該研究結果於2019年發表在《天文學與天體物理學》雜誌上。然而，這些星團在韋伯的研究小組所描述的180度偶極軸上並沒有顯得更亮或更暗：相反，這個角度看起來更接近120度。
這樣，基於觀測數據的各種潛在的宇宙方向性或各向異性模型，除了與其他支持大尺度宇宙各向同性模型的研究相衝突外，還相互重疊和衝突。畢竟，宇宙是一個極其複雜的實體，人類正在不斷開發新技術，揭示其奇異複雜的新層次。
在這一點上，米卡斯和他的同事對他們的奇怪結果提出了其他幾種解釋。他們認為星系團附近的引力可能扭曲了光線，或者光線可能被我們銀河系內的氣體雲扭曲。
米卡斯說：「明亮的方向可疑地靠近銀河系中心。「如果不得不打賭的話，我會說明亮區域是一些未知的X射線問題的結果，我們還沒有在銀河系中發現這些問題。」
他指出：「另一個方向，微弱的方向，實際上與其他人在過去發現的方向一致，使用完全獨立的方法。」。
暗物質與新物理學
當然，也有可能這些觀測確實代表了顛覆宇宙學原理的「新物理學」。一種推測性的解釋是，暗能量，推動宇宙膨脹的神秘力量，可能在整個空間不均勻地運用其能量。
例如，暗能量可能形成團塊，就像正常物質或暗物質一樣。到目前為止，我一直認為這是一個恆定的均勻能量場，但它很可能是一種形成團簇或結構的物質。這種物質不均勻地分布在宇宙的一邊或另一邊。
儘管韋伯的團隊在遙遠的距離和時間捕捉到了潛在的異常現象，但米卡斯和他的同事記錄的觀測數據來自距地球約40億光年的星系團。可以肯定的是，這仍然是一個巨大的距離，但它代表了宇宙歷史上一個更現代的時代，在這個時代，暗能量比宇宙早期產生的影響更大。
如果這種情況主要發生在較低的距離，那可能與暗能量有關，因為暗能量在較遠的距離不會起到很強的作用。我們對暗能量一無所知，我們不知道它是自然的，我們不知道它的行為，所以這只是我對暗能量的假設！