科學家「創造」了一個新宇宙,將 138 億年塞進電腦

作者 | 發布日期 2019 年 11 月 22 日 8:15 | 分類 天文 , 電腦 Telegram share ! follow us in feedly


人類文明走過了五千多年,地球的歷史大約 46 億年,而宇宙大爆炸距離現在已經有 138 億年,關於宇宙的誕生和演進,依然存在著太多未解之謎。

最近一個國際科學家團隊透過電腦重新「創造」了一個宇宙,完成了迄今為止最詳細的大型宇宙演進模型 TNG50,目前這項研究成果將發表在 12 月的《皇家天文學會月刊》上。

這個虛擬宇宙是一個直徑超過 2.3 億光年的模擬空間立方體,可以觀察 100 萬倍尺度上的物理現象,透過模擬物質、恆星、宇宙氣體、磁場和超大質量黑洞的兩百多億個粒子,再現成千上萬個星系在 138 億年間的演化過程。

在天文物理界,透過電腦模擬宇宙演進的研究已經發展了很長一段時間,但受到電腦演算力的限制,之前的宇宙演進模型可能為了規模犧牲精細程度,或是只能在單個星系的呈現高精度的細節,兩者不可兼得,而 TNG50 終於解決了這個問題。

據該專案研究成員、佛羅里達大學物理學副教授 Paul Torrey 介紹,TNG50 本身就是一個巨大的數據集,人們可以這個高品質和高解析度的銀河系中,了解其在形成和演化過程中內部的結構。

(Source:Max-Planck-Gesellschaft

為了完成這個高精度的大規模宇宙模型,科學家動用了位於德國斯圖加特大學的超級電腦 Hazel Hen,這是全球十大最強的超級電腦之一,擁有 18.5 萬個處理器核心。

TNG50 的宇宙演進模擬,需要使用 Hazel Hen 的 16,000 個處理器核心,持續執行一年多才完成,這相當於在單個處理器上執行了 15,000 年,是有史以來演算量最大的天體模擬之一。

儘管投入的成本不小,但德國馬克斯‧普朗克天體物理研究所(Max-Planck-Gesellschaft)的 Dylan Nelson 博士表示,與這項研究揭示了很多不可預見的物理現象。

當輸出比輸入更多的時候,這種數位實驗尤其成功,在模擬中,我們看到了沒有明確編碼到模擬代碼中的現象。這些現象以自然的方式出現,源於模型宇宙基本物理成分的複雜互動作用。

經由 TNG50 ,研究人員可以看到在宇宙誕生後不久後,圓盤星系是如何從混亂、混亂和高度動蕩的氣體雲中出現的,當研究人員與電腦生成的宇宙模型和現實中觀察中結果比較時,發現與銀河系的實際情況相符。

(Source:Max-Planck-Gesellschaft

儘管研究人員已經透過這個模型取得了一些初步發現,但由於涉及的數據量過於龐大,距離完全剖析這個宇宙演進模型還需要更長的時間,研究團隊計劃公開 TNG50 的所有模擬數據,供世界各地的天文學家共同研究。

在浩瀚的宇宙中,人類可能是比塵埃還渺小的存在,但不斷進化的技術至少可以讓我們對身處這個世界了解更多一些。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:Unsplash

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