地球上的蚂蚁随处可见，常常在人类散步的路上不幸丧生，或者蚁巢遭受破坏，而人们通常不会为此感到愧疚或同情，因为蚂蚁对于人类来说实在微不足道。
然而，如果我们将人类的文明置于整个宇宙的视野中，我们或许也会像蚂蚁一样微不足道。
尽管人类的科技在当今达到了前所未有的高度，但人类文明的历史仅有200万年，而科技的迅速进展只发生在近百年之内。
相比之下，宇宙已经存在了138.2亿年，这使人不禁思考，在如此漫长的时间尺度内，是否存在着更高级别的文明？科幻作品中常常描绘了人类文明被顶级外星文明轻易摧毁的场景，而现实可能比艺术更为残酷。
根据多维宇宙理论，我们所处的宇宙只是众多维度中的一个，而在这个维度中，最高级别的文明被称为四级文明。
我们可以回顾苏联天文学家尼古拉 卡尔达舍夫制定的宇宙文明等级划分标准。
根据这一标准，人类文明似乎只是一个尚在摸索阶段的婴儿。
一级文明，也称为母星文明，能够充分利用其母星（类似地球）的资源。
就人类而言，这意味着我们尚未能够完全开发地球的潜力。
虽然地球拥有丰富的资源，但我们目前主要利用的是化学能源，而地球内部潜藏着巨大的能量，但人类的勘探仍然局限于地壳层次。
即便过去曾计划挖掘地心，但在12000多米深度时钻头已无法承受。
之后，人们发明了波钻头，但最深只能达到20公里，距离地心还有6300公里。
二级文明，被称为恒星文明，已经掌握了母星上所有资源，并开始寻求更大的能源。
这时，文明将资源投向恒星，如太阳，以充分利用其能源。
然而，即使这样，人类文明仍无法达到二级文明的级别。
太阳每秒消耗数亿吨的氢进行核聚变，但只有极小的一部分能量传递到地球上，这仍然等同于全球所有发电站产生的总能量。
为了充分利用恒星能源，二级文明需要使用理论上的装置戴森球，将恒星完全包裹，防止能量流失。
三级文明，也称为星系文明，文明的影响力不再局限于自身星系，而是扩展到整个星系。
这一级别的文明可以自由穿越星系各个角落，就像在地球上活动一样自如。
它们可以利用自己星系内的资源，包括恒星和行星，并扩张、移民，甚至与其他星系的低级文明进行对话和帮助。
目前尚无确凿证据表明离太阳系最近的邻近恒星中存在生命，但如果有外星文明访问太阳系，至少可以推断它们至少是三级文明。
即使在三级文明水平下，人类与这些文明相比仍然微不足道。
如果高级文明愿意扩展到太阳系，试图利用太阳的资源，人类将面临巨大的挑战和不确定性。
在这个阶段，三级文明的力量已经令人震惊，而人类相对于它们来说几乎是炮灰。
如果再进一步考虑四级文明，那么它们的能量需求将达到宇宙中的巅峰，完全掌握了宇宙中的能源，包括暗物质，占据了宇宙总质量的70%至80%。
这些文明将不再受制于时间和空间的限制，有着足够的能量打破这些限制。
这也带来了巨大的风险。
四级文明的能源需求巨大，如果过度利用暗物质等宇宙资源，可能破坏宇宙的平衡，导致宇宙的崩溃。
面对如此强大的文明，人类将变得微不足道。
正如著名的科学家霍金曾警告，我们应该小心寻找外星文明，更不要与其接触。
根据这一等级划分，人类最多只能达到0.7级文明水平。
当我们面对高级文明时，我们将变得像蚂蚁一样微不足道。
因此，更明智的做法是脚踏实地发展科技，积累我们自己的底气。
宇宙中的四级文明可能充满了无限可能性，但与此同时也充满了巨大的不确定性和风险。
因此，保持谦卑，努力探索和发展我们自己的文明，似乎是人类最好的选择。
在宇宙中，四级文明的威力是无法想象的。
我们在宇宙中所占的份额微不足道，但我们可以通过谦卑和勤奋来不断进步，以便将来能够更好地应对未知的挑战和机会。
无论四级文明的威力有多大，人类都有责任保护和繁荣自己的家园，地球。
量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗
热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。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.
追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟
科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。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
