Когда космологи исследовали крупномасштабные моды микроволнового фона, они обнаружили еще больше загадок. Космологи убеждены, что в самых больших масштабах Вселенная должна быть симметричной, то есть любое одно направление должно быть похоже на любое другое. Это не то, что мы видим. Излучение в этих крупномасштабных модах несимметрично; существует предпочтительное направление (космологи Кейт Лэнд и Жоао Магейхо назвали его «осью зла» [ «Examination of Evidence for a Preferred Axis in the Cosmic Radiation Anisotropy», Phys. Rev. Lett., 2005]). Ни у кого нет рационального объяснения этому эффекту.

Мы воспринимаем локальную земную поверхность, по которой ходим и ездим, как плоскую (если мы только не находимся в горах или холмистой местности). Но глобально земная поверхность является поверхностью шара. Поэтому утверждения, что Вселенная локально (а наши наблюдения почти все локальны) является однородной и изотропной, не исключают того, что глобально она окажется неоднородной и анизотропной. Об этом говорят многие выдающиеся ученые. Например, Р. Толмен пишет в своей классической книге 1934 года: «...хотя мы и можем попытаться приписать свойства нашей ближайшей окрестности Вселенной в целом, однако законных оснований для этого нет. Вселенная в целом вовсе не обязана обладать теми же свойствами, что и видимая нами ее часть. Поэтому, хотя мы в дальнейшем будем постоянно пользоваться однородными моделями, тем не менее всегда нужно помнить, что это делается скорее для того, чтобы достаточно четко сформулировать задачу и преодолеть математические трудности, чем для того, чтобы добиться наибольшего сходства с реальностью». «Нужно все время иметь в виду, что гипотеза пространственной изотропии необязательно должна согласовываться со всеми фактами в реальной Вселенной и что, даже если полученная с ее помощью модель окажется в состоянии объяснить некоторые космологические явления, все равно нужно быть всегда готовым внести в нее поправки, которые могут улучшить теорию или сделать ее применимой к более широкому кругу явлений».

Очевидно, что изотропия и однородность являются самыми простыми предположениями, с которых логично начинать построение теории Вселенной, но класс неоднородных и анизотропных космологических моделей тоже существует и развивается многими исследователями.

Обсуждаемая нами αCDM-модель в первом приближении приводит к однородной и изотропной Вселенной, но во втором приближении в ней появляются новые свойства. В следующем приближении модифицированные уравнения Фридмана приобретают члены, которые отсутствуют в классических космологических уравнениях. Новые уравнения отвечают модели, обладающей, во-первых, слабой анизотропией, а во-вторых, неоднородностью. Анизотропия определяется новым членом с производной по времени от гравитационного воздействия переменной массы, который появился в модифицированном уравнении Фридмана (см. и (27) в Приложении II). Величина нового члена составляет несколько процентов (см. (41) в Приложении II). Неоднородность обсуждаемой модели связана с тем, что влияние переменной массы зависит от расстояния до нее. Тем самым чем ближе к переменной центральной массе находится система, тем больше она будет подвержена ее влиянию.

Измерение глобальной неоднородности и анизотропии Вселенной осложняется двумя факторами: во-первых, эффекты неоднородности нарастают с расстоянием (так кривизна Земли становится заметнее на больших масштабах), а на больших расстояниях наблюдения затруднительны. Во-вторых, в космологических наблюдениях существует очевидная дипольная анизотропия, связанная с движением Земли, например, сквозь фон реликтового излучения. Эта анизотропия локального движения, складываясь с потенциальной глобальной анизотропией, маскирует ее.

Мы рассмотрим многочисленные наблюдательные данные в пользу глобальной неоднородности и анизотропии Вселенной в следующей части. Как следует из этого анализа, серьезной проблемой для получения таких данных является предубежденность в том, что Вселенная является плоской, однородной и изотропной. Очень часто теоретический анализ наблюдений базируется на таком априорном предположении и не дает возможности выйти за рамки этой упрощенной парадигмы.