宇宙出现bug了？117亿光年外，科学家发现了5个一模一样的星系

根据前段时间发表在《天体物理学杂志》上的新研究，科学家利用位于阿尔卑斯山的北部扩展毫米波射电望远镜阵列，以及位于阿塔卡马沙漠的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列，在大约117亿光年外，发现了5个看上去一模一样的星系，如下图所示：

这到底是怎么回事呢？想要解开这个奥秘，我们就必须知道我们的星系是如何诞生的？

根据现代科学家的研究得出，我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸，当时有一颗奇点发生了爆炸，奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点，这个点爆炸以后，我们的宇宙快速的向四周膨胀，经过漫长的时间演化，宇宙才变成我们现在所看到的样子，宇宙中的天体都是在宇宙大爆炸之后形成的，而我们的星系也是如此，宇宙大爆炸初期，宇宙中的温度非常高，直到宇宙冷却至约4000K，电子与原子核结合成中性原子，这一过程被称为“复合时期”。此时，光子得以自由传播，形成了我们今天观测到的宇宙微波背景辐射，而物质则开始在引力作用下逐渐聚集。

正是在这一时期，宇宙中原本微不足道的密度涨落——由量子涨落放大而来——成为了星系形成的“种子”。这些密度稍高的区域，引力略强，开始吸引周围的物质。在引力的持续作用下，这些区域不断吸积气体，密度对比逐渐增强，最终形成了原始的物质团块。这一过程被称为“引力不稳定性”，是星系形成的物理基础。在这些原始团块中，暗物质扮演了至关重要的角色。暗物质不发光、不与电磁力相互作用，却通过引力主导着宇宙的大尺度结构。在宇宙大爆炸后约1亿年，暗物质开始聚集，形成“暗物质晕”。这些晕如同宇宙中的“引力骨架”，为普通物质（主要是氢和氦气体）提供了聚集的场所。气体在暗物质晕的引力势阱中冷却、坍缩，形成原始星系云。

当这些云的密度足够高时，气体进一步冷却并碎裂，点燃了宇宙中的第一代恒星——这些恒星质量巨大、寿命短暂，它们的诞生标志着星系雏形的初步形成。当前主流的星系形成理论是“ΛCDM模型”（冷暗物质模型），该模型认为星系在暗物质晕中形成，并通过吸积周围气体和与其他星系并合而成长。数值模拟和观测表明，宇宙中最早的星系可能诞生于大爆炸后4亿至6亿年之间。詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的最新观测首次直接捕捉到了这些早期星系正在通过吸积冷中性氢气而形成的过程，为理论提供了强有力的证据。不过科学家认为，星系的演化并不是一下子形成的，在形成的初期，星系也是经历了剧烈的恒星形成活动，被称为星爆星系。

这些星系中的气体在引力作用下迅速坍缩，形成大量恒星，同时星系中的超大质量黑洞也在这一过程中快速成长，当黑洞吸积物质时，会释放出巨大的能量，形成强烈的反馈效应，这种反馈能够加热或者驱散星系中的冷气体，抑制恒星的进一步形成，从而调节星系的演化，而且星系的形态也会随着演化不断变化，科学家经过研究发现，在宇宙早期的时候，很多星系已经呈现出盘状结构，类似银河系的古银盘在宇宙诞生不久之后就开始形成了，螺旋星系的旋臂被认为是由恒星形成引发的致密波所导致的，而椭圆星系则多由星系合并而成。当两个星系靠近时，引力扰动会扭曲它们的形状，形成不规则的奇特星系。

其实星系的形成研究不仅仅揭示了宇宙结构的起源，也深刻影响着我们对自身存在的理解，没有星系就没有恒星，没有恒星就没有行星，更不可能拥有生命，现在我们已经了解了星系的形成，那么宇宙中5个一模一样的星系到底是如何形成的？这种奇特的现象应该如何解释呢？由于这五个星系在整体上排列成一个十字形，所以科学家首先想到的是，这应该是爱因斯坦十字，爱因斯坦十字是一种由引力透镜效应产生的特殊天文现象，根据爱因斯坦的广义相对论理论，引力并非传统意义上的“力”，而是大质量物体使周围时空发生畸变的结果。就像一个沉重的铁球压在弹性膜上形成凹陷，太阳、星系乃至星系团都会在其周围造成时空的“洼地”。光虽无静止质量，但依然沿着弯曲时空中的最短路径传播，因此其轨迹也会被“拽弯”。

当背景光源、前景大质量天体与观测者几乎成一条直线时，来自背景星系的光线就会被前景天体的引力场聚焦、放大和扭曲，形成多重像、弧状结构甚至完整的光环——这就是引力透镜效应的直观表现。根据其强度和表现形式，引力透镜可分为三类：强引力透镜、弱引力透镜和微引力透镜。强引力透镜通常出现在星系团或大质量星系周围，能显著扭曲背景星系的图像，产生明显的爱因斯坦环、多重成像或明亮的光弧。引力透镜不仅是验证广义相对论的关键证据，更已成为现代宇宙学不可或缺的研究手段。它帮助我们“看见”不可见的暗物质，测量哈勃常数，探测遥远星系的形成历史，甚至揭示光线在强引力场中的行为细节。值得一提的是，观测中还需考虑“非距离红移”等因素，即光线弯曲本身可能导致额外的光谱变化，影响距离估算的准确性。

不过科学家经过研究发现，这五个星系并不是我们想象的那么简单，要知道爱因斯坦十字的中心区域，应该是产生引力透镜效应的前景天体，它会挡住目标天体，所以其中心区域，要么就是前景天体的光芒，要么就直接被遮挡了，目前人类已知的爱因斯坦十字，位于飞马座方向，距离我们大约有80亿光年，我们可以看到在它的中心区域其实是前景天体的光芒。简单来说就是，如果这次发现的真的是爱因斯坦十字，那么它的中心区域就不应该出现那个虚像，但是实际观测显示，它的中心区域清清楚楚的出现了一个虚像，尽管如此，科学家依然认为这五个看上去一模一样的星系，应该是一个被称为HerS-3的星系因为引力透镜所形成的，根据计算，这个星系距离地球大约有117亿光年。

对于宇宙来说，117亿光年的距离非常短暂，但是对于人类来说，这是一个非常遥远的距离，光年就相当于光速飞行了117亿年的时间，光速大约是每秒30万公里，目前人类的飞行速度连光速的百分之一都达不到，所以人类只能够依靠天文望远镜来进行观测，科学家经过一系列的观察以后，他们发现，在HerS-3和地球之间，距离我们大约78亿光年的区域，确实存在4个星系，所以科学家推测，这4个星系应该充当了前景天体，它们引力场的共同作用所产生的引力透镜，让HerS-3发出的光形成了5个虚像，其中就包括了中心区域的那个虚像，而在我们看来，这个虚像正好位于4个星系的间隙之间，所以我们就能够看到它。

有了这个推测，科学家之后还进行了实验，科学家利用对这4个星系的观测数据建立起引力透镜模型，然后尝试通过调整不同的参数来重现实际观测到的情况，模拟的结果让科学家感到意外，无论它们如何调整参数，这4个星系都不能够重现实际观察的情况，模拟出的结果要么是中间那个虚像位置不对，要么就是其它4个虚像的位置不对，而假如在特定的位置上面额外加一个足够大的质量团，那所有的虚像的位置就都可以调整到和实际观察到的情况一模一样，但是根据科学家的计算发现，这个额外加入的质量团的范围能够达到10万光年以上，质量就相当于太阳的几万亿倍，但是观测数据表明，在其应该存在的位置上什么都没有。

为什么会出现这样的情况呢？难道宇宙真的出现了bug？对此有一些科学家认为，我们的宇宙可能是虚拟的，虚拟宇宙论，简而言之，是一种认为我们所处的现实世界可能并非“真实”，而是某种高级文明或超级计算机所构建的模拟环境的理论。这一思想最早可追溯至古希腊哲学家柏拉图的“洞穴寓言”——人类如同被锁在洞穴中的囚徒，只能通过墙上的影子来认识世界。现代版本的虚拟宇宙论则受到计算机科学和量子物理的启发。2003年，牛津大学哲学家尼克·博斯特罗姆提出“模拟假说”，认为未来文明若具备足够强大的计算能力，极有可能会运行大量高保真的模拟宇宙，而我们极有可能就生活在其中之一。

虚拟宇宙论的核心逻辑建立在三个前提之上：第一，人类文明将持续发展，最终掌握足以模拟整个宇宙的计算技术；第二，未来文明有动机去运行大量祖先模拟或虚拟世界；第三，若上述两点成立，那么模拟世界中的“意识体”数量将远超真实世界，因此我们更可能身处模拟之中。这一理论并非空穴来风。现代电子游戏已能创造出拥有复杂规则、智能NPC和沉浸式体验的虚拟环境。设想未来计算能力呈指数级增长，量子计算机实现突破，我们或许能构建出与现实无异的虚拟宇宙。在这样的世界中，其中的“居民”是否会意识到自己是被模拟的？他们是否也会提出“我们是否真实存在”的疑问？

虽然这个理论目前也只是科学家的一种猜测，但是也存在一定的道理。