1990年,从太空站"和平号"回来的宇航员分享了他们在太空中所经历的奇妙事情。

他们透过舷窗看到了一个金属球体,周围还有类似土星环的环状物体,球体时而逆时针旋转,时而顺时针。
但最让他们惊讶的不是不明飞行物本身出现在视野中,而是他们的头脑中响起了音乐。
这是一种特殊而不寻常的声音,在地球上,他们之前从未听说过类似的音乐。
同样的,回到地球后也没有再听到过。
一位日本宇航员被这个经历震惊了,开始与世界各地的音乐家交流,但没有人能够再现这个来源不明的杰作。
这些宇航员中包括加加林、格列奇科、列昂诺夫、克里奇夫斯基等人,美国、欧洲和日本的宇航员也曾听到过类似的声音。
但音乐究竟是从哪里发出的呢?当时有位天体物理学家基里尔·布图索夫提出了一个有趣的假设,他认为宇宙是有生命的物质聚集体,地球是宇宙思维的一部分。
有时候宇宙会开始歌唱,这不仅是物理现象,更是超物质、超自然的。
格列奇科是《太阳上的卫星》这部电影的狂热爱好者,他认为真相隐藏在这部电影中。

作为一个活跃的支持者,他相信总有一天人类会学会与宇宙进行交流。
尽管他有技术背景,但他认为宇宙是与在太空中的人类进行交流的。
在太空中宇航员们经历了令人难以置信的景象,这些景象在地球上是不存在的。
他们听到了之前从未听闻的音乐,还有其他无法逻辑解释的现象。
格列奇科与许多同事交谈过,直到他去世前不久在一次采访中表示,许多人都经历了类似的事情,只是害怕被视为异类。
事实上,在1980年到1987年期间,有6名宇航员因承认曾与某个生命体进行过心灵感应而被终身停职。
近年来,科学家们开始研究这一现象。
他们的研究并未涉及到宇宙的智慧。
在一系列实验中,他们发现在严重负荷和超负荷的情况下,比如在太空飞行中,意识可能会发生改变。
在这种状态下,大脑会自发地产生视觉和听觉幻觉。
处于太空中的人一直处于紧张状态,因此类似的现象可能会发生。
这只是一个理论。
在实践中,一切都有可能。

也许基里尔·布图索夫和格列奇科是对的——宇宙是一个有智慧的存在。
从这个角度来看,人类仍然有很多东西需要探索和发现。
宇宙仍然有许多秘密等待我们去揭开。
人类已经通过科学技术在宇宙中探索了很多,但在宇宙的深处,我们还有很多未知的领域需要探索。
或许,宇宙中存在着我们无法理解的智慧,它们以我们难以想象的方式与我们进行交流,这可能是我们尚未掌握的领域。
在探索宇宙的过程中,我们也应该更加谦虚。
我们的知识和技术可能只是宇宙中微不足道的一部分,我们需要保持开放的心态去接受和理解宇宙中的各种现象和可能性。
或许,我们需要更加努力地探索宇宙,以便更好地理解我们自己和我们所处的世界。
应该尊重那些曾经经历宇宙的旋律和其他类似经历的人,他们的经历可能是我们理解宇宙的重要线索。
我们应该更加开放地接受不同的经验和观点,以便更好地探索和理解宇宙的奥秘。
它说,一个系统的熵只会随时间增加,不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵,说白了就是无序的程度:熵越低,结构越有序;熵越高,越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉,背后都是熵在增加。
人们相信,宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态,一路演化到高熵。
可就在这个过程中,宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低,却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾,正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织,是比安科尼理论的视觉主题(图片来源:Physics World) 在爱因斯坦的广义相对论里,有个叫"度规"的数学对象,描述时空是怎么弯曲的;物质沿着这条弯曲走,就表现成了引力。
而在量子力学里,"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步,就是把这个"度规"当成量子算符来用,用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来,会冒出两个"度规":一个是"真实"的时空度规,一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少",用量子信息论里的一个量来度量,叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵,决定了时空怎么演化——换句话说,它给出的运动方程,就是引力。
在低曲率极限下,这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限,方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项,而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西;在标准广义相对论里,它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项,就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克(FRW)宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似,假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质,或辐射。
宇宙膨胀时,体积变大,总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快,单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨,局部熵密度却在降,这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律?比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵:要把熵密度在整个时空区域上积分,而因为体积随时间变大,总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙,总熵依然随时间增加,第二定律照样成立,尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调,GfE 理论还很年轻,需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质,为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述,也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力,也许并不是什么神秘的基本力,而只是信息与熵的必然结果。
若真如此,宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命,答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源:S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究:G. Bianconi, Physical Review D.
每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀,并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图;右图外圈显示宇宙微波背景辐射,扇区分别展示视线速度(红/蓝)、物质密度(灰)和引力势(绿/蓝)。
图片来源: 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为,极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度,留下微小的密度差异;随后,引力把这些差异不断放大,最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而,暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布,有望找到更多线索,探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见,却凭借引力主导星系形成,并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中,暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”,团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测,早期宇宙的密度涨落服从高斯分布,也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差,即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差,就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程,从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而,这类信号极其微弱,还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积,统计不确定性难以完全消除。
因此,探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成,目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目,包括美国能源部支持的暗能量光谱仪(DESI)和NASA的SPHEREx任务,两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证,将共同描绘出更为精细的宇宙图景,推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源:科技日报