世界不思議

1微秒內創造4000個宇宙模擬大爆炸,日本科學家正在打開魔盒


根據當前的宇宙學理論,我們的宇宙誕生於一次大爆炸中,時間大約在137億年前。我們目前可觀測的宇宙,在大爆炸之後的1微秒內膨脹了1萬億億倍,這是我們當前宇宙的物質基礎。為了研究宇宙的誕生,科學家通過計算機、對撞機進行模擬,試圖找到宇宙誕生時的狀態。

因此計算機和對撞機就成了必不可少的工具,對撞機通過質子對撞來模擬宇宙大爆炸之後的空間,創造出大爆炸後的初態。近日,日本國立天文台的宇宙學家研究者指出,科學家正在ATERUI II大型超級計算機上在1微秒內創造4000個版本的宇宙,來模擬大爆炸之後1微秒時間的狀態,目的是研究宇宙為什麼會朝著有生命的方向進化。

在我們的宇宙中,物質的分布並不均勻,有些地方存在較多的物質,比如聚集了較多的星系,還有一些空間幾乎空無一物。這種可見物質的不均勻性目前仍然處於研究之中,科學家認為形成這種現象的原因是宇宙大爆炸之時,在1微妙的時間內原始宇宙已經出現了量子漲落,隨機出現的能量是宇宙物質分布不均勻的起因。

當宇宙加速碰撞後,這些波動也隨之擴大,原先能量密度較大的地方形成的物質也更多,密度也更大,導致星系在這裡聚集。由於星系之間存在著引力作用,該過程較為複雜,因此科學家試圖將宇宙定格在大爆炸之後1微妙的時刻,這樣可以清楚看到宇宙的能量分布,以消除引力的影響。

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日本科學家在計算機中創造了4000個虛擬宇宙進行研究,觀測在沒有引力的作用下,宇宙中星系是如何分布的,這有利於我們找到宇宙誕生的初始條件。但你可別以為這還僅僅是計算機模擬,因為這項研究的下一步就是通過斯隆數字巡天調查,利用新墨西哥州的射電望遠鏡觀測,對早期宇宙進行研究,以驗證計算機模擬的結果。

換而言之,這項研究是找到宇宙誕生的部分參數,比如在何種條件下可形成我們當前的宇宙,最終我們甚至能利用對撞機創造出真實的宇宙,這儼然是一個潘多拉的魔盒。

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