我在大爆炸之后的最初时刻，宇宙是一片混乱，是量子涨落的高温炖菜。就像水的湍流一样，波动在每一个层面都起作用:如果你能想象观察原始的混沌，无论你用什么放大级别，从最小到最大，宇宙都是一样的混乱。
随着宇宙的膨胀，湍流变得平缓而均匀。在所有层面上的同质性转化为在整个宇宙尺度上几乎均匀的密度。但从更小的尺度来看，在氢气量稍微大一点的地方，这些团块合并成星系。
这是根据宇宙学的标准版本得出的，但它还没有被毫无疑问地证明。另一种观点认为，湍流根本没有被消除，让我们处于一个凹凸不平的宇宙中。这个不均匀的宇宙有密度非常高和非常低的区域，有很多大小，从任何角度来看都不是平滑的。
可以把标准版本想象成均匀牛奶的宇宙，而不均匀的替代品则是油加醋的调味品。正如我们在物理学中所说的，这是一个尺度上的区别。在宏观尺度上，牛奶是均匀的，呈现出一种纯色和密度。然而，在显微镜下，它是不均匀的，由悬浮在较薄的水状液体中的小脂肪球组成。相比之下，醋汁酱在每个尺度上都是不均匀的，无论是宏观的还是微观的——你可以很容易地看到分离的油和水滴。
与宇宙相比，我们是非常小的，我们对宇宙的看法类似于微观观点;从我们小小的栖木上，很难判断上帝的视角是否具有同质性。为了验证这一原理，需要在可观测宇宙的很大一部分中绘制星系地图，比较它们的位置和运动。例如，在本星系群中，银河系及其邻近星系位于一个被创造性地称为本星系空洞的区域的外围，这个区域的物质密度明显低于整个宇宙的平均密度。
如果我们真的在局部虚空中而不知道它，我们可能会被愚弄，认为宇宙比它实际上更同质。这是一个可验证的假设，如果它是正确的，将产生深远的影响。仅举一个例子，天文学家已经观察到的宇宙加速膨胀——被认为是由神秘的暗能量——可能完全是幻觉。当宇宙膨胀时，物质由于引力聚集在一起，导致团块之间的空隙迅速增长。如果我们在宇宙的一个空洞里，但是认为我们是在一个均匀的宇宙中，我们所处的气泡的增长扭曲了我们对远离黑洞的星系的距离和速度的测量。如果事物是不均匀的，那么我们的校准是错误的，这诱使我们产生了所谓的暗能量。
不均匀性的另一个副作用是，由于大量物质团块的扭曲效应，空间的不同区域必然以不同的速度膨胀，因此记录的宇宙年龄会因地而异。我们测量的距离大爆炸已经138亿年了，但如果宇宙是不均匀的，一个遥远星系的观察者可能记录18十亿年前，或者说135亿年前。因此，非均匀宇宙要复杂得多，但我们不能仅仅因为科学家在没有进行测试的情况下不方便就拒绝这个观点。其中一种方法是绘制相对较近的星系图，以测量我们所处的空间有多空旷。
最近的一个分析在发现的4534个星系中，如果我们不从一开始就假设同质性，来自观测的证据实际上指向了一个非常块状的宇宙。事实上，该研究声称，局部宇宙的块状，以及不均匀的质量分布改变光线的方式是创建一个错觉宇宙正在加速膨胀
这是一个有争议的想法，并不是每个人都准备好得出最有力的结论。事实上，这将是一个相当大的冲击——加速膨胀已经成为现代宇宙学的一个标准部分，而这一发现2011年，三位研究人员获得了诺贝尔奖．加州大学欧文分校的宇宙学家Asantha Cooray说，也考虑过非同质性问题吗但他非常谨慎。他告诉我:“为了解释现在用超新星数据测量的暗能量或加速，我们需要一个几乎是空的空间——实际上没有星系——直到很远的距离。”
但是星系调查就像2微米全天巡天(2MASS)，显示星系的密度只比我们宇宙附近的平均密度低25%。当暗能量并不存在的时候，我们却被蒙骗着认为它是真实存在的，我们所处的空间一定非常巨大，才能弥补暗能量并不那么空的事实。另一种选择是，我们终究没有被愚弄，我们所处的空间一开始就没有那么空，宇宙实际上是平滑的。
凑巧的是，有几个很好的理由可以怀疑宇宙在最大的尺度上是均匀的。首先，它似乎是各向同性:各方向基本相同。这是各向同性的最好证据宇宙是微波背景吗，表明早期宇宙的温度在所有方向和所有尺度上几乎是相同的;仔细的测量显示出温度相差不超过万分之一．总之，同质性和各向同性意味着我们在宇宙中的位置——或其他任何地方——没有什么特别之处。这个想法被称为宇宙学原理”。
同质性比各向同性更难证明，但各向同性宇宙也必须是均匀的这一事实帮助了我们(尽管反过来不一定是正确的)。但也许宇宙中有足够的外观用各向同性来愚弄我们，让我们相信宇宙原理，其实不然。
让宇宙似乎当它不是各向同性的时候，我们就必须占据一个不寻常的位置。如果你站在一个小岛上，那就是大海出现“均匀”(平坦)和各向同性，但如果你登上木筏，划开，再回头看看小岛，你会发现两者都不是。这个岛屿表明海洋不是均匀的也不各向同性:这是一个特殊的位置，你可以在一个方向上看到比其他方向更高的高度。
在我们的例子中，我们从地球上看到一个广泛的各向同性宇宙，合理地假设我们在其中没有占据一个特殊的位置，并推断宇宙在最大的尺度上也是均匀的。但光有原则是不够的:我们需要证据，而这需要测量宇宙的块度。Cooray说，为了真正验证同质性假说，我们需要比Wiltshire和同事们更远地探测星系的运动:“直到有人完成这项研究，我们生活在真空中的想法以及它是否可以解释加速的想法仍将是未解之谜。”只有到那时，我们才能知道原始的湍流是在宇宙的年轻时期融化了，还是被冻结在我们的宇宙中的气泡中。
马修·弗朗西斯是一位物理学家、科学作家、演说家、教育家，经常戴着一顶时髦的帽子。他目前正在写一本关于宇宙学的书，书名暂定《小路，黑暗的天空:宇宙之旅》．
