奇闻异事 宇宙从有序到无序暂时经历的一个过程-宇宙从奇点到大爆炸，从有序变成无序，宇宙或最终走向死亡？ 按照现代宇宙学的说法，宇宙从一开始就是在一个叫作奇点的地方开始的，这个地方的温度和密度都是无限的。
随着时间的流逝，宇宙的演变由有序走向混乱。
当这个世界从秩序到混乱转换时，这个世界会走到哪里去？ 宇宙的起源 关于宇宙起源最普遍的说法是大爆炸。
根据这一理论，宇宙是从一场大爆发中诞生的，而在这场大爆发后，它就开始以一种极其高能和高温的方式扩张。
在奇点出现以前，科学家们并不能用已有的理论来解释宇宙。
在大爆炸后的最初的一段时间宇宙在扩张。
随着时间的流逝，宇宙的面积变得越来越大，能量也变得越来越稀薄。
宇宙的演变是由物质间的引力以及能量间的相互作用所决定的。
从大爆炸开始宇宙经过了长时间的演变过程。
最初的宇宙是以一种几乎均匀的密度液体的形式扩张。
这个时期的宇宙温度很高，当粒子互相撞击的时候，这些粒子就会被反弹回来。
在重力与排斥力交互作用下，声波在电浆中传播。
随后宇宙空间中的冷却微粒合并为电中性微粒。
于是宇宙就进入了重子时期，重子时期的物质主要是原子核、电子、光子。
在此之后重力减弱，氢原子被创造出来，所以光才能够自由穿梭。
此后宇宙便进入了黑暗时期，这一时期没有任何光线，只有微弱的背景辐射。
在这段时间里，新物质也在产生，并且在重力作用下，宇宙的演变也在这段时间里发生。
久而久之宇宙中就有了星星和其他物体。
恒星作为一种重要的能量来源，在其演化的同时，也产生了诸如行星、星云等更为复杂的物质结构。
这些构造又经过了一次又一次的进化，使行星有了更多的可能来孕育和生存。
从有序走向无序 热力学第二定律是自然界中最基本的规律。
这个原则也可以理解为物质混乱程度一直在增长。
熵可以用来衡量体系中的能量分布与混乱程度。
在封闭体系中，体系的熵值越大，有序度越小，混沌程度越大。
大爆炸之后，宇宙处于高度有序的状态，但是随着时间流逝，能量消耗，物质消散，秩序消退，混沌消退。
恒星与星系的形成是导致宇宙有序性降低的一个主要原因，而熵增大的现象在宇宙中也是同样存在。
早期的宇宙中，由于重力影响，物质开始聚合以形成恒星。
当一颗恒星形成之后，它就可以为整个宇宙提供能量，为新的生命创造条件。
在漫长的岁月中，群星互相作用形成了星系。
星系之间的相互作用构成了现在的宇宙结构。
人们于1965年发现了宇宙中的微波背景辐射。
它会发出一种射线，这种射线是在宇宙开始时释放的。
首先该项目将为科学家们理解宇宙的初始态，以及大爆炸的合理性提供有力的依据；
其次该项目将为宇宙的各面都一致这一观点提供有力的佐证。
这是一种低熵、高有序的辐射，其出现体现了宇宙初始阶段的有序性。
此外，宇宙中的混沌现象也与宇宙中的微波背景辐射有着紧密的联系。
随着时间流逝，宇宙微波背景辐射会发生红移、温度降低、熵增等现象，这是一个由有序到无序的演化过程。
通过对宇宙中的微波辐射的准确测量与分析，科学家们可以推测出宇宙中的一些重要参数，如宇宙的年龄、宇宙的密度、宇宙的物质成分等。
基于此，天文学家可以更深入地了解宇宙的起源、演化和组成，从而促进宇宙科学的发展。
宇宙的未来 宇宙在不断地扩张，而且扩张的速度还在加快。
这一理论来自人们最熟悉的宇宙扩张理论。
该模型同时也指出，宇宙中存在着一种额外的暗物质，这种暗物质并不涉及电磁波的相互作用，但却能够利用重力来影响可观察到的物质。
宇宙热寂是对宇宙的一种设想，即宇宙未来将不能维持生命。
这意味着，随着时间的流逝，整个宇宙将会渐渐地枯竭，熵值将会达到极限，温度将会向绝对零度靠拢，最后，整个宇宙将会变成一片冰冷而混乱的世界。
在这种状态下，恒星会慢慢熄灭，银河系间的距离会不断拉大，从而使宇宙间的物质与能量不再能够进行有效地相互作用。
这会使整个宇宙变成一个没有生命的地方。
如果将宇宙视为一个庞大而又封闭的体系，那么它的熵就会越来越大，最后宇宙就会走向死亡。
为什么现在夏天夜晚看不见银河了-夜晚曾经明亮的银河，为什么消失不见了？银河发生了什么？ 很多物理学家都认同一个观点，那就是宇宙的形成时因为大爆炸，那么就会产生一个问题，宇宙大爆炸之前是什么样子的呢?比较公认的说法是宇宙在最初只是一个奇点，它的边界外是什么无人知道， ... 宇宙从起点到大爆炸，科学家们针对于这种情况猜测出，宇宙或许最终会走向死亡，影响比较大。
众所周知，宇宙是无边无际大的一个星体，科学家们一直都在努力的利用科学的技术去探索宇宙，希望 ... 人类对 宇宙的形成和演化有过很多猜测，甚至有人推测 宇宙是由一种神秘的生物创造的。
毕竟宇宙太神奇了，太浩瀚了，如果是自然形成的，听起来确实很神奇。
然而这些关于创作者的说法没有坚 ... 仰望宇宙群星璀璨，无边无际的宇宙空间，让人们心灵敬畏，整个宇宙中充满了物质。
对于宇宙空间是怎样形成的，一直都是科学家们研究的重点。
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
