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科学家用电脑模拟宇宙 138亿年演变过程

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你可曾思索过,要是能够亲身去看一看宇宙从虚无之中诞生,亲眼见证星系的诞生以及星辰的陨落,那将会是怎样一种令人震撼的情形呢?有一群来自中国的科学家,真的达成了这一点。他们并未乘坐飞船,也没有穿越虫洞,仅仅是在一台超级计算机里面,就“重现演绎”了宇宙长达138亿年的完整历程。这绝不是如同科幻电影那般,而是在2026年所呈现出的最为硬核的科学层面的浪漫。

一场在硅片上的创世神话

步入中国科学院国家天文台的实验室中,研究员王乔缓缓地轻敲键盘。于屏幕之上,无数的光点好似萤火一样进行汇聚、旋转。这根本就不是游戏画面呀,而是“千衍”项目正在模拟的宇宙的一个角落。“你瞧,”王乔指向屏幕讲道,“这些虚拟粒子,每一个都代表着等同于几亿个太阳质量那么大的物质团呢。”。

科学家用电脑模拟宇宙 138亿年演变过程(图1)

需耗费十余年时长的这个项目,缔造出 一个能使人惊叹不已的数字宇宙。科学家们把 4.2 万亿个虚拟“粒子”安置于计算机之中 ,仿佛是借由 4.2 万亿块拼图 ,拼排出宇宙自诞生开端直至当下时刻的每一个刹那。42 万亿 ,此一数字大到足以让人产生眩晕之感。要晓得 ,哪怕是最为顶尖的科幻电影 ,去渲染一个星球的毁灭场景 ,也仅仅只需几千万个数据点。

为什么放着真实的星星不看

有人或许会发问,抬头便能够瞧见星星,为何非得钻入计算机之中去构建一个虚假的呢?“所观测到的仅仅是现象,我们需要去推演其背后的原理。”王乔举了个例子,那些闪烁着的星星,如同夜海里亮着灯的船只,清晰可数。然而真正掌控宇宙命运的,是占据宇宙95%以上的暗物质暗能量,它们恰似船只下方深不可测的海洋。

望远镜能够告知我们“有什么”,然而却极难讲明白“为什么”。于“千衍”的虚拟世界当中,科学家能够随意拨动时间的指针。想要晓得暗物质在50亿年前是怎样分布的?轻击鼠标一下,答案即刻呈现。想要瞧瞧宇宙大爆炸后第一颗恒星诞生的情景?敲击键盘一下,时光便会倒流。这样的“上帝视角”,是任何望远镜都无法给予的。

一本用超级计算机写的宇宙日记

宇宙变化的记录工作中,“千衍”团队进行相关操作,截取了100个关键瞬间,且完整地保存下来。这一行为如同给宇宙撰写一本厚厚的日记,日记的每一页在精准程度方面都达到了极致。这些数据的规模究竟有多大呢?其大小为13PB ,而13PB也就等同于约13000TB。将其与普通家用电脑512GB的硬盘相比较,若要装下这些数据,需要上万台普通家用电脑的硬盘才行。

这话是王乔说的,大意是光是存储它们,就得有专门的超级存储设备,说这话时语气平淡,不过背后的艰辛那状况是能想象得出的。这100个瞬间可不是随意截取的,每一个瞬间之中都对应着宇宙演化的重要节点,从最初的物质涨落开始,到第一代星系形成,再到如今看到的壮丽星空。科学家们所保存的不单单是数据,更是138亿年的时光其自身。

一部重写了三次的硬核剧本

“千衍”得以诞生,其过程绝非是顺顺利利的那种状态。这个项目经历了长达十余年的时间周期,其中核心软件的代码被完全推倒之后又重新编写,而且这样的操作整整进行了三遍之多。“每一次进行重写呀,都表明在此之前所付出的诸多努力要暂且被归零了。”王乔原本从事的是天体物理方面的研究工作,因着这个项目的缘故,他差不多是从最基础开始去深入钻研数学算法以及计算机科学,“那几年所感受到的情形呀,恰似又重新攻读了一回博士学位那般。”。

正是这般近乎执拗的坚守,致使所有皆变得颇具价值。成功运转之当夜,整个团队守候于屏幕前,望着虚拟宇宙自一片混沌里缓缓凝聚出首期星光。那般感受,大概仿若亲眼目睹了创世之举。王乔讲,在那时刻所有的疲累都消逝殆尽,被一种难以表述的感动所替代。

科学家用电脑模拟宇宙 138亿年演变过程(图2)

给全人类的科学礼物

”千衍“首批数据,计划通过国家天文科学数据中心,向全球发布,这意味着,任何一个国家的天文学家,都能够免费使用这个虚拟宇宙,来进行研究,这并非是一次普通的科研成果共享,而是一次面向全人类的慷慨馈赠。

随后相当长的时间里,团队会不断地去提升模拟的精准程度。一开始人们是通过眼睛直接观看来认识星星的,后来伽利略发明出了望远镜,再之后呢哈勃有了深场观测,一直到现在出现了数字宇宙,人类历经数百年时间,最终现在能够做到在计算机里面去创造一个类似于宇宙的东西出来当作研究对象。王乔表示说道,有关暗物质、暗能量的那些谜题,也许在现有的这些数据当中就隐藏着揭示谜底的线索。并且我们每一个人,都非常幸运地成为了这段探索宇宙奥秘历史的亲眼见证者。

映入你眼帘此刻的这条星河,实际上隐匿着138亿年前宇宙大爆炸的奥秘。倘若给予你一回契机,你最为渴望穿越到宇宙的哪一个阶段去瞧一瞧呢?是万物起始的炽热奇点之际,还是第一颗恒星点亮的黎明时分呢?欢迎于评论区去分享你的宇宙幻想内容,点个赞以使更多人得以看见中国科学家的浪漫情怀!

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