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现代天文学观测的结果表明，我们可观测宇宙的直径约为930亿光年，科学家们在这个范围里已经发现了数千亿个星系，我们所处的浩瀚银河系就是其中普通的一员。
在大家的想象里，数千亿如此繁多的星系一定挤满了整个宇宙，但实则不然，我们的宇宙中其实还存在着很多星系分布非常稀疏的区域，科学家们一般将这类宇宙空间称之为“空洞”。
科学探测数据显示，假如人类能飞出银河系，那么在7亿光年以外的地方，我们就能遇到一片直径约为3.3亿光年的时空区域，这片时空区域就是大名鼎鼎的“牧夫座空洞”。
为什么这里被称为空洞，那是因为科学家们发现这片广阔空间里的星系实在是太少了，3.3亿光年的范围里竟然只有大约60个星系。没有对比就没有差距，要知道在宇宙的其他方向，同样大小的空间里，星系的平均数量普遍在10000个以上。
除了数量稀少外，牧夫座空洞里60个星系之间的距离也非常遥远，平均距离都在1000万光年以上。与之相比，银河系距离附近的仙女座星系仅仅只有220万光年。如果牧夫座空洞内的某一颗星球上存在智慧文明的话，那么很长一段时间内，这个文明的科学家也许会认为宇宙中只有它们所在一个星系的存在。如果人类所处的银河系刚好位于牧夫座空洞的中心话，那么在20世纪60年代之前，科学家们将无法发现任何一个河外星系。
除了牧夫座空洞外，宇宙中还有其他类似的区域吗？2007年的时候，美国的天文学家就在猎户座西南方向的波江座内发现了一个新的空洞。这个新空洞距离地球的距离在60-100亿光年之间，长度为5-10亿光年，科学将其命名为“波江座空洞”，这个空洞和牧夫座空洞一样，里面也只是寥落存在着很少的星系。
那么宇宙空洞究竟是怎么回事呢？从宇宙微波背景辐射来看，其中的“深蓝色冷点”大概率都是巨型的的空洞。为何如此呢？因为当光子经过物质密度过低的空间时，其能量就会降低，从而在宇宙微波背景辐射图上留下冷点。
宇宙中为何会出现如此多的空洞呢？在宇宙天文学里有一个概念叫作“各项同性”，简单来说就是当我们从地球的四周往外观察宇宙时，我们都会发现数量相差无几的星系，这些星系大体均匀分布在宇宙中。为此，哈勃望远镜曾多次拍摄宇宙深空场，这些照片也证明了“各项同性”的正确性。
但是哈勃的能力毕竟有限，所谓的深空场照片虽然巨大，但其实也只是整个天区的一小部分，仅仅是满月的1/6天区长时间曝光的结果。当科学家们用射电望远镜对整个天区进行巡视后却发现，宇宙间物质的分布并不是随机均匀的，星系在宇宙大尺度上会受到引力的作用，而形成一条条细丝状结构。这些细丝状结构以超星系团为节点，构成了“宇宙网状结构”。
当我们从整个可观测宇宙的视角上观测“宇宙结构”，这些细丝被称为“宇宙长城”，而细丝与细丝之间的空间区域就是我们所知道的“宇宙空洞”。
那这些空洞是如何形成的呢？新的宇宙学模型试图给出这一问题的答案，在模型里，可被观测到的“重子物质”也就是普通物质只占据宇宙质量的5%，而暗物质的占比则为25%，暗能量的占比则为70%。可见不可观测的暗物质和暗能量才是宇宙的主流。
宇宙模型认为，大量的暗物质为星系提供了额外的引力，这保证了星系不会分崩离析，而暗能量则在大尺度上抵消了引力，这保证了我们的宇宙正在加速膨胀。当然，对星系以及星系团来说，宇宙是否加速膨胀对他们的影响其实并不明显，能决定天体命运的本质上只有引力。
研究认为，138亿年前宇宙大爆炸发生后，对称性的破缺导致宇宙的正反物质并未完全发生湮灭，这是造就如今物质宇宙最重要的原因之一。但是物质就代表质量，质量就代表引力，物质始终被引力所支配。于是氢元素凝聚成了恒星，恒星汇聚成了星系，星系则在宇宙膨胀和暗物质的作用下成为了一条条的纽带，最终形成了我们如今看到的宇宙网状结构。
可以这么说，宇宙网的形成本质上是因为普通物质太少，无法布满整个宇宙，毕竟普通物质的占比只有4.9%，相对暗物质和暗能量实在是太少了，因此普通物质无法主动去塑造这个宇宙。
值得一提的是，牧夫座空洞其实经常会被人们和巴纳德68星云弄混，因为巴纳德68星云本质上是一个暗星云。这个暗星云从外观上来看，和宇宙空洞十分类似，但巴纳德68星云距离地球只有短短400光年，其暗区直径也只有0.5光年，因此巴纳德68星云和牧夫座空洞的区别大着呢。
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