人类总是对未知充满好奇,这是我们探索宇宙的动力,同样也可能是毁灭的导火索。

宇宙并没有向我们隐瞒什么,但处处充满神秘,早在人类开启智慧之路时就已经被宇宙的绚烂多彩深深吸引,甚至也不断怀疑,自己是否也来自宇宙的某个先进文明。
好奇是一把双刃剑,好奇心让我们保持着求知欲,但是风险也伴随其中。
有一个很常用的梗,就是当我们某天偶然接收到了其他文明发送的信号时,大家会说,不要回复,不要回复。
为什么不要回复呢?联系上外星文明不是我们一直追寻的结果吗?其实联系上外星文明的后果是未知的,并且可能充满了危险。
《三体》小说就为我们展示了人类回复了三体人信息后,遭受灭顶之灾的故事,这种情况的概率非常大。
危险来自更先进的文明,如果仅仅是和人类科技水平差不多的宇宙文明,还没有什么问题,和我们一样也就意味着宇宙空间就是文明之间的天堑,最多能相互发发短信,连打一通电话都是奢望。
能够轻易到达地球的宇宙文明才是极其可怕的,说明他们已经掌控了宇宙的空间法则,时间法则和能量的高效使用。

只要他们有一艘星际飞船能够到达地球,就能有成千上万艘星际飞船飞到地球。
并且,如果真的来了,我们几乎没有还手之力。
人类欺负自己人一点难度都没有,但要与外星文明作战,只有挨打的份。
人类目前能够做到有效攻击的最远距离大概在一万五千公里内,能够轻易从北半球打到南半球,从东半球打到西半球,但如果要向地球之外进攻,最强的洲际导弹也仅仅只能将核弹送到地球轨道上而已。
一寸长一寸强,如果外星文明将月球作为前线据点,我们也只有干看着,最多拍几张照片发发朋友圈。
如果外星文明能够轻易到达地球,他们的动机是什么?与我们争夺地球的产权吗?还是抢夺地球的资源?在我们眼中地球是无价之宝,但对于他们来说,地球并没有拿得出手的财富值得他们劳师动众。
既然他们已经掌握了宇宙法则,那么在宇宙中到处采矿也非常简单。
地球上的资源在宇宙中到处都是,稀有元素,水,能源,在我们看来极其宝贵,在他们眼中根本不值一提,占领地球得到的资源还抵不上他们大老远跑过来的路费。

这样的外星文明拥有轻易改造行星的能力,也拥有轻松利用恒星能量的实力,所以地球这样的宜居星球在他们看来并不稀缺,而太阳这种恒星在宇宙中也是烂大街的地摊货。
跨越无尽的星空,消耗巨大的资源来地球的目的是什么?不要说什么黑暗森林法则,这玩意儿只有低等文明在乎,高级文明根本不屑一顾。
真正可怕的是他们看上的地球上的生物,和他们生命形式不一样的生命。
举个例子,当我们有能力踏上另一颗行星,并发现在那颗行星上有无数的恐龙时,我们的反应是什么?不用猜就知道,不是抓回来进行研究,养宠物,展览卖门票,就是拿来红烧,清蒸,爆炒。
所以,当外星文明大举进攻的时候,他们看上的并不是地球,而是地球上的生命,这才是极其可怕的。
有句话可能非常适用那时的情况,我们反抗得越激烈,他们抓我们的兴趣就越大。
和真正的宇宙文明比起来,《三体》中的剧情还算是温和的,三体人还算是讲道理的。
其实,地球或许早就成为高级文明的动物园也说不定。
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