
宇宙到底有多大?天文学家的答案是——迄今无法被直接探测。
毕竟,人类的视线受限于天文望远镜的口径。但如今,这一问题有了新答案:只需一台超级计算机就能知道。4月23日,中国科学院国家天文台专家领衔的科研团队,发布迄今规模最大的宇宙学数值模拟项目“千衍”——由一台名为“东方”的超级计算机运行420小时,走过12000个时间步长(计算过程中每次推进的固定时间间隔),模拟出一个涵盖4.2万亿粒子的“数字虚拟宇宙”。
数字虚拟宇宙,简单说就是科研人员用超强算力打造的宇宙数字孪生体,不仅能展示宇宙的浩瀚,也能让人们看到从大爆炸早期到如今星系、星系团和大尺度结构形成的全过程。
在现代天文学研究中,人类既无法逆转时光回溯宇宙起源,也不能干预、操控星系的碰撞与演化进程。数值模拟,是破解这一难题的核心手段。科学家以宇宙初始状态为基础数据,依托计算机精准复刻宇宙演化轨迹,推演出现今宇宙的物质与结构分布,搭建起和真实宇宙高度契合的数字孪生宇宙,再将模拟结果与天文实际观测数据相互对照验证。
数值模拟于上世纪80年代起步,2005年由维尔戈联盟发布的“千年模拟”开创了行业标杆,后续多国陆续推出相关项目,不断突破模拟上限。
随着我国空间站巡天望远镜、欧洲欧几里得望远镜等新一代观测设备投入使用,科学家需要一个极精确的数字模型做对照——“千衍”应运而生。
“千衍”实力稳居世界前列,其暗物质粒子数量是国际主流模拟项目的两倍。它既能对照观测数据检验宇宙理论模型,也能为全球大型天文项目提供数据支撑,解析中性氢分布、宇宙膨胀等科学问题,破解各类宇宙演化谜题。
不止于科研,“千衍”也将走进大众生活。
以往,电影、动画、游戏里的宇宙场景大多依赖艺术想象,现在创作者可依托真实物理规律打造科学又震撼的宇宙画面;“千衍”能还原宇宙百亿年演化历程,让科普画面真实可观……
这是从超级计算机中“生长”出来的数字宇宙——未来遨游太空,或许真有一台电脑就够了。