哇,想象你站在一个巨大的虚拟宇宙中,周围是闪烁的星系,无尽的黑暗中点缀着无数的光点。这就是科学家们用超级电脑创造出的模拟宇宙,一个让我们窥探宇宙奥秘的窗口。今天,就让我们一起踏上一场穿越时空的旅程,探索这个由人类智慧编织的虚拟宇宙。
宇宙的诞生:一场虚拟的宇宙大爆炸
2019年,天体物理学家们在一台大型超级电脑上,模仿了整个宇宙的构成。这是迄今为止人类模仿出的最大的虚拟宇宙。他们利用超级电脑强大的计算能力,模拟了宇宙中暗物质动态和大标准结构的构成。在瑞士国家核算中心(Swiss National Computing Center,CSCS)的超级电脑上运行了80小时后,程式发生了2万亿个代表暗物质流的微观粒子,从中发生了一份巨大的星系目录,包含250亿个虚拟星系。
这个模拟宇宙的诞生,让我们对宇宙的起源有了更深入的了解。科学家们通过模拟宇宙的演化,揭示了暗物质和暗能量的奥秘。暗物质和暗能量是宇宙中神秘的成分,它们占据了宇宙总质量的95%,但至今仍未被直接观测到。这个虚拟宇宙的模拟,为我们提供了研究暗物质和暗能量的新途径。
宇宙的演化:从暗物质到星系
在模拟宇宙中,科学家们模拟了暗物质流在其本身引力下的演化,继而模拟了低密度物质,即暗物质晕的构成。银河系正是从暗物质晕中构成的。按照欧洲欧几里得使命的要求,这项研讨要在整个可观测宇宙的范围内,模仿体积仅为银河系十分之一的星系。
科学家们通过模拟宇宙的演化,揭示了星系的形成过程。在模拟宇宙中,星系从暗物质晕中逐渐形成,经过长时间的演化,最终形成了我们今天所看到的宇宙景象。
宇宙的奥秘:暗物质和暗能量
宇宙中约95%的组成都是“漆黑的”,这包括23%的暗物质和72%的暗能量。暗能量的实质是现代科学的一大未解之谜。暗物质和暗能量不可直接观测,只能通过间接手段研究。
欧几里得卫星可以捕捉到这些细小的扭曲,协助科学家们研究暗物质和暗能量。欧几里得卫星将於2020年发射,履行为期6年的数据搜集使命。它将对宇宙进行层析成像,追溯宇宙的演化历史。
人工智能:揭示宇宙奥秘的利器
近年来,人工智能技术在宇宙学研究中发挥着越来越重要的作用。利用神经网络,研究人员现在可以在一小部分时间内模拟宇宙,这大大推动了物理学研究的发展。
卡内基梅隆大学物理学教授Tiziana Di Matteo和Rupert Croft、Flatiron研究所研究员Yin Li、卡内基梅隆大学博士生Yueying Ni、加州大学河滨分校物理学和天文学教授Simeon Bird和加州大学伯克利分校的Yu Feng通过教授一种基于神经网络的机器学习算法,将模拟从低分辨率升级到超分辨率,克服了这个问题。
这个技术可以作为一个强大而有前途的工具,通过对大宇宙学体积中的小尺度星系形成物理进行建模,来同时满足这两个要求。
量子计算:模拟宇宙的终极利器
随着量子计算技术的发展,科学家们有望利用量子计算机模拟宇宙中最极端的环境。华盛顿大学和劳伦斯伯克利国家实验室最近的研究展示了可扩展的技术,有朝一日可以实现最高能量下的基础物理实验模拟。
量子计算机具有超越传统计算机的强大计算能力,可以模拟量子尺度粒子的实时动态。这将有助于我们更好地理解宇宙的奥秘。
宇宙的奥秘,等待我们去探索
模拟宇宙的诞生,为我们提供了一个窥探宇宙奥秘的窗口。通过模拟宇宙,我们可以了解宇宙的起源、演化以及暗物质和暗能量的奥秘。
宇宙的奥秘远不止于此。随着科技的不断发展,我们有理由相信,未来我们将揭开更多宇宙的奥秘。让我们一起期待,那个充满无限可能的宇宙世界。