亮度相当于700万亿颗太阳，宇宙中最亮的黑洞，究竟有多可怕？

在天文学上，星星能否被人类用肉眼直接看到，取决于它们的 视星等 ，只有视星等小于6的，才能被直接看见。

在我们常见的天体中，金星的视星等是-4.7，满月的视星等是-12.7，普通月亮在-4等到-6等之间徘徊不定，最亮的1.5亿公里外的太阳，视星等达到了-26.78。

对金星和月球这种不会自己发光的天体来说，自身的亮度全仰仗于太阳光反射率，反射率越高看起来就越亮，而对于太阳这种靠核聚变发光发热的恒星来说，亮度反应出来的其实是自身的质量与体积。

不过作为一颗中等质量的黄矮星，太阳的质量和体积在宇宙中都不算拔尖儿，所以相应的，比太阳更亮的恒星也有不少。

确切来说，晚上我们看星星随手一指，那颗星星基本上就比太阳亮，因为最近的系外恒星都在4.22光年外，其他能被肉眼直接看到的恒星，距离更是几百上千光年，它们发出的光子能隔着如此遥远的距离飞进我们眼里，本身就说明它们的亮度足够大。

举例来说

被银河分隔两端的牛郎星和织女星，它们在天文学上的名字分别是天鹰座 跟天琴座 ，亮度分别达到了太阳的10.6倍和40倍。

而目前天文学家发现的最亮的恒星，位于16万光年外的大麦哲伦星系内部，天文学编号为R136a1，质量达到了太阳的315倍，亮度是太阳的871万倍，不过这么高的亮度其实是害了它，因为高亮度意味着内部核燃料的消耗速度也很快。

天文学家预计再有300万年左右，R136a1就会因为氢元素的耗尽而坍塌成一颗黑洞。

相较之下太阳虽然没它亮，但寿命能达到100亿年左右。

宇宙中还有没有比它更亮的存在呢？

答案是：有

不过这个 宇宙中最亮的天体 不是恒星，而是一颗黑洞，或者说类星体。

和我们想象中漆黑一片黯淡无光的场景不太一样，黑洞在宇宙中其实是很亮的，因为任何物质在被黑洞吞噬之前都会先被撕碎成一串原子，在这个过程中这些物质会高速运动并摩擦发热发光，成为围绕黑洞的吸积盘的一部分。

前几年拍到的第一张真实的黑洞照片，酷似蜂窝煤的红色光晕就是吸积盘，而中心的黑色光晕就是才是黑洞本体。

天文学家把宇宙中一些超大质量黑洞和它的吸积盘，称为类星体，因为这种黑洞往往周围可供吞噬的物质十分丰富，因此吸积盘也极其明亮。

目前已知的最亮的天体，就是125亿光年之外的类星体J2157，它的亮度比太阳要高700万亿倍左右，可以说单凭这个吸积盘的亮度就能和一些星系相媲美，中心黑洞质量高达340亿倍太阳质量的它，每天吞噬的质量都相当于一颗太阳，而且这一过程已经持续了100多亿年了。

银河系中心440万倍太阳质量的超大质量黑洞人马座a*和它相比，简直算是迷你黑洞了，而如果把它们两个互换位置的话，整个银河系三分之二的恒星都会被J2157黑洞吞噬。

除了星系中心的黑洞外，宇宙中还有很多流浪黑洞，其中一些因为吸积盘物质的耗尽，已经看起来不那么明亮了，难以发现的它们才是宇宙中最危险的存在。

一颗典型的黑洞进入太阳系后甚至会抵消地球引力，让地球上的一切都飘起来，更进一步的话就会把地球撕碎成一串原子，变成这颗流浪黑洞新的吸积盘。

由于银河系本身尘埃带的阻挡，我们无法直接看到银心区域的超级黑洞，同样也无法看到尘埃背后可能存在的流浪黑洞，所以太阳系在未来的公转过程如果真碰上一颗流浪黑洞的话，人类文明就可以跟这个宇宙说拜拜了。

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