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时速超过6万公里,它们将飞出太阳系到更深宇宙寻找外星文明!

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-07-31

人类只有两艘飞船冒险进入了星际空间的黑暗大洋,这是史上最长的冒险之旅,它开始于1977年,美国宇航局的旅行者1号和旅行者2号,这两艘飞船以每小时4万英里(约6.4万公里)的速度行进,它们让人类得以近距离观察木星上的大红斑,那是比地球的尺寸还要大三倍的飓风,其中一个飓风至少在1644年就已经开始刮起,并第一次被人类观测到,所以我们知道,这些飓风至少可以延续数千年。

旅行者号还发现了在木星的卫星,木卫一上有活火山的存在;

在木卫二的冰层下则存在着海洋,它可能拥有比地球至少2倍的液态水。

旅行者号还勇敢的飞越了土星环,发现它是由数以百计的圆环带组成,而这些圆环带则是由小雪球组成。

在木星的巨大卫星,土卫六上,旅行者号发现了比地球浓度4倍的大气层,暗示着土卫六上有可能存在甲烷的海洋,而这一点后来被证实了。

旅行者2号让人类第一次得到了最外层的行星,海王星的肖像。

海王星上狂风咆哮,风速每小时超过1000公里。

在它的卫星海卫一上,间歇泉能把沸腾的液氮喷到8公里高。

旅行者号成功地完成了它对外层行星的观测任务,但它进入黑暗世界的冒险之旅才刚刚开始。

在发射之后的35年,旅行者1号成为人类第一个进入未知领域的太空飞船。

太阳向各个方向不断地发射出带电的粒子流,粒子流的时速高达100万公里,这就是太阳风,它扩散后的区域是一个巨大的磁泡,形成了太阳风层,它一直延伸到最外层的行星之外,它把从星际空间进入的稀薄气体向外推,这就是一个世界的尽头,另一个世界的起点。

旅行者1号向地球报告说,它的探测器正在遭遇越来越多的宇宙射线攻击,直到现在,我们还是不知道哪里才是浩瀚星际大洋的开始。

旅行者1号不断前行,它穿越了人类从未穿越的边界,太阳风层为我们阻挡了大部分致命的宇宙射线。

当太阳风如骤雨般爆发时,太阳风层也会随之扩张;

太阳风平静时,它会缩小。

当银河系附近出现超新星爆发时,爆发后的星体残骸会将太阳风层推向太阳的方向,如果残骸的能量足够大,它就有可能进入地球的轨道,我们的星球就会沐浴在具有辐射性的超新星残骸中。

幸运的是,这样的情况不常发生,最后一次出现是在200万年前,邻近的一颗恒星爆发了,地球上还要再过100万年才会出现人类这个物种。

我们从何得知此事?因为死亡的恒星会留下踪迹,它就藏在海洋下几英里处,这就是锰结核,就像一块小石头,它分散在深海的海床上,它的生长速度非常缓慢,100万年才能长1毫米,一层层的堆叠生长。

锰结核与细菌共生,它们吸取溶解在海水中的矿物质。

超新星还会产生一种具有放射性的铁,它和地球上自然产生的任何一种物质都不一样,研究人员发现了这种铁的痕迹,它就长在锰结核中外壳下的一个浅层里。

研究人员把已知的锰结核的生长速率和每层的生长时间联系起来,就能知道亿万年前恒星灭亡的命运了。

在我们眼里看到的石头,但在科学家眼里,这是深藏在里面的宇宙的历史,这就是科学的力量!

旅行者1号和2号当到达足够远的宇宙未知空间,将会与美国宇航局失去联系,之后它们将在浩瀚的星际空间飞行数亿年。

这两艘飞船携带了人类文明信息,如果在遥远的将来,外星文明看到这两艘飞船残骸携带的人类文明,他们就会得到宇宙间还有我们人类高等的文明存在!这也是旅行者1号和2号两艘飞船的终极使命!

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

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