在贵州省的波渡关山谷中,隐藏着一座世界上最大的单口径射电望远镜——“中国天眼”,也被誉为500米口径球面射电望远镜(FAST)。

这座超级望远镜是中国科技的骄傲,也是全球天文学家羡慕的对象。
让我们一同踏进这神秘的“天眼”,探寻它的奥秘,并感受它为人类带来的无限可能。
FAST是中国科学家数年辛勤努力的成果。
它不仅在规模上打破纪录,更在技术上走在世界前沿。
这座庞大的“天眼”由4600块三角形铝板拼接而成,整体结构相当于直径500米的球面。
夜幕降临时,望远镜周围的群山勾勒出壮丽的背景,使得“中国天眼”更加壮观。
“中国天眼”有何独特之处呢?首先,它巨大的口径使得能够接收来自深空的微弱信号。
此外,它独特的地理位置和一流的设备配置,使得中国的“天眼”能够达到前所未有的灵敏度,并捕捉到更多的信息,为科研人员提供丰富的数据资源。
“中国天眼”在科研领域扮演着极为重要的角色。
它的存在使科研人员能够更好地研究脉冲星、中性氢、黑洞等天文现象,推动人类对宇宙的认知。
同时,“天眼”还能监测太空垃圾,为太空探索提供安全保障。

此外,它还协助科研人员研究地球的电磁环境,对人类防范电磁干扰具有重要意义。
“中国天眼”还具备超强大的数据处理能力,用配备的计算机集群和算法。
处理每天收集到的海量数据。
以便科研人员更多的研究天文现象,进一步推动人类对宇宙的认知。
中国天眼可以收集到距离地球数十亿光年的外星文明信号,能看穿130多亿光年的区域.已经接近宇宙边缘。
这些有助于人类了解宇宙是否有外星人。
可以探测来自宇宙深处的引力波,这将有助于研究黑洞,极端天体和时空结构。
可以探测到距离地球数十亿年前的宇宙现象,这有助于研究宇宙的起源和演化过程。
还可以用于监测地球的自然灾害、环境保护等,为人类生存和发展提供重要信息。
中国天眼已经发现了800多颗新脉冲星 ,是同一时期国际上所有其它望远镜发现数量总和的4倍以上。
脉冲星是快速旋转的中子星,拥有极高的密度和精确的周期,被称作宇宙中最精确的时钟。
通过脉冲星,可以实现星际导航。
脉冲星会发出脉冲信号,而这种信号非常稳定。
能更多的知道宇宙中脉冲星的位置,就可以用它来定位、导航。

中国天眼已经探测到了几十个快速射电暴 。
快速射电暴是一种短暂而强烈的射电波爆发,是宇宙中最神秘的现象之一。
研究快速射电暴,可以揭示宇宙中的高能天体以及磁场结构。
中国天眼与德国波恩的百米望远镜相比,其灵敏度提高了大约10倍。
与美国阿雷西博300米望远镜相比,其综合性能提高10倍左右,是当今世界上指标最强的单型射电天文望远镜。
预计未来30年左右,将保持该型世界一流装备地位。
大大提升了我国天文研究的地位。
,“中国天眼”是一项独一无二的科技奇迹,不仅代表了中国科技的最高水平,更为全人类的宇宙探索提供了强大的工具。
每一次“天眼”的发现都可能引发一场新的科学革命,是对全人类科学进步的重要贡献。
它让我们见证了科技的力量,也让我们感受到了祖国的伟大。
用科技的力量打开宇宙的新大门!让我们共同期待,“天眼”能在未来揭示更多宇宙的秘密。
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