你有沒有想過，宇宙可能比我們想象的空得多？
我們總覺得天上的星星擠擠挨挨，星系團像趕集似的湊成一團，但宇宙里其實藏著好多超級空房間。這些地方大到能裝下幾千個銀河系，卻幾乎找不到星系、暗物質(zhì)，連星際氣體都稀罕得很，它們有個名字，叫宇宙空洞。

這些空洞不是隨便散布的，它們藏在宇宙大結(jié)構(gòu)的縫隙里。你可以把宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)想象成一張海綿，星系團是海綿上鼓起的疙瘩，纖維狀的結(jié)構(gòu)是連接疙瘩的絲，那空洞就是海綿里那些巨大的洞。這里的物質(zhì)密度連宇宙平均水平的五分之一都不到，有些極端的空洞里，甚至干凈得像被徹底清掃過，啥都找不著。
天文學家怎么發(fā)現(xiàn)這些空地方的？有兩個妙招。宇宙誕生時留下的微波背景輻射，就像一張宇宙的嬰兒體溫圖，整體溫度挺均勻，但空洞所在的位置會偏冷一點。因為物質(zhì)少，對輻射的引力拉扯弱，溫度自然就低了。另一個辦法是測星系的紅移，畫出三維的宇宙地圖，哪里星系稀稀拉拉，哪里大概率就是空洞。1981年發(fā)現(xiàn)的牧夫座空洞就是這么找到的，它直徑2.5億光年，平均每1000萬光年才一個星系，比沙漠里的綠洲還少見。

這些空洞是怎么形成的？得從宇宙剛誕生時說起。大爆炸后，物質(zhì)分布有點小差異，就像面團上沾了些小顆粒。引力會把密集的地方越拉越緊，慢慢形成星系團，那稀疏的地方呢，物質(zhì)會被周圍密集區(qū)吸走，慢慢就空了。再加上暗能量一直在推著宇宙加速膨脹，把物質(zhì)往纖維結(jié)構(gòu)里擠，空洞就被越撐越大，成了現(xiàn)在這副模樣。暗物質(zhì)在這里也很關(guān)鍵，它像宇宙的隱形骨架，空洞大概就是這骨架最稀疏的地方。
有幾個超級空洞特別讓人吃驚。波江座空洞直徑13億光年，大到能裝下1000個普通空洞，里面別說星系了，連暗物質(zhì)都幾乎沒有。天文學家測它的微波背景輻射，發(fā)現(xiàn)溫度比周圍低不少，這直接挑戰(zhàn)了宇宙物質(zhì)分布差不多均勻的老想法。我們銀河系其實就在一個叫本地空洞的邊上，這個空洞直徑10億光年，物質(zhì)密度只有宇宙平均水平的五分之一。別覺得這是壞事，正因為在宇宙郊區(qū)，遠離星系密集區(qū)的超新星爆發(fā)，地球才安穩(wěn)了幾十億年，才有機會慢慢演化出生命。

這些空洞的存在，讓天文學家重新思考很多問題。測哈勃常數(shù)時發(fā)現(xiàn)，空洞里的空間膨脹速度比密集區(qū)快10%，這讓不同方法算出的宇宙膨脹率對不上，成了個大難題。還有暗物質(zhì)，空洞里殘余的引力效應(yīng)，暗示它可能和普通物質(zhì)有我們不知道的互動。有人甚至聯(lián)系到費米悖論，宇宙里星球那么多，為啥沒收到外星信號？或許空洞就像一道道墻，把各個文明隔開了，大家都困在自己的小圈子里。
現(xiàn)在科學家正想各種辦法研究這些空洞。詹姆斯·韋伯望遠鏡、歐幾里得衛(wèi)星在畫暗物質(zhì)的分布圖，中國的天籟射電陣列用快速射電暴當探針，看看空洞里的物質(zhì)怎么波動。還有人用量子引力模擬，猜這些空洞是不是早期宇宙相變留下的痕跡，甚至可能是高維空間的投影。