3.3亿光年范围内只有60个星系，牧夫空洞是宇宙战争遗迹？

宇宙里藏着一块 3.3 亿光年宽的巨型 “空白区”，同等体积本该装下上万座星系，可里面孤零零只有 60 个，像被谁刻意清空了一样，很多人说这是远古宇宙战争的遗迹，高级文明打了一场横跨亿年的大战，把战场里的星系炸得一干二净，只留下空荡荡的时空。

它就是牧夫空洞，顾名思义，位于牧夫座的方向，距离地球大约 7 亿光年，它的直径大约是 3.3 亿光年，是人类已知的超级空洞之一，3.3 亿光年是什么概念？ 我们的银河系，直径才 10 万光年，这个空洞的宽度，能并排放下 3300 个银河系。

我们和仙女座星系，距离才 254 万光年，未来 40 亿年就要相撞，这个空洞里，能整整放下 130 段从银河系到仙女座的距离，如果把银河系缩小成一颗 1 厘米的玻璃弹珠，那牧夫空洞的直径，就是 330 米，差不多三个足球场那么宽。

整个银河系在它面前，就是一粒不起眼的小珠子。

按宇宙中星系的平均密度，这么大的体积里，应该有多少星系？

保守估算，至少 10000 到 20000 个，密密麻麻铺满整个空间，可牧夫空洞里，目前只发现了大约 60 个星系，60 个对上 10000 个，密度只有宇宙平均水平的 0.6%，也就是一百五十分之一。

不光星系少，这些星系的个头也普遍偏小，大多是矮星系，没什么大的旋涡星系、椭圆星系。

就像荒地里只有几棵小草，长不成大树，更有意思的是，这 60 个星系不是均匀散在空洞里，它们大致排成一条细细的链，叫 “牧夫空洞长城”，像一根细绳子，横在巨大的空洞中间。

听到这是不是也觉得太巧了？

好端端的宇宙，怎么会平白无故空出这么大一块？

难道真的有高级文明，把这里的星系都清理掉了？

“宇宙战争说” 听着很酷，但在主流宇宙学里，牧夫空洞的形成，一点都不神秘，它就是宇宙大尺度结构的自然产物，和战争没有半点关系。

宇宙从大尺度上看，不是均匀撒满星系的，它的结构像一块海绵，也像一堆肥皂泡。

密密麻麻的星系，都分布在 “泡沫” 的壁上，也就是纤维状的结构上，叫 “星系长城”；而泡沫的内部，就是空洞，里面物质极少，星系稀疏。

我们常听说的 “史隆长城”“武仙 - 北冕座长城”，就是泡沫壁上的巨型星系带，是宇宙里最大的结构。

而牧夫空洞，就是这些泡沫里，个头特别大的一个泡泡。

那这个泡泡是怎么吹出来的？

早期宇宙，物质分布不是绝对均匀的，有微小的密度涨落，有的地方密度稍微高一点，有的地方稍微低一点。

密度高的地方，引力更强，就会把周围的物质往自己这边拉，越拉物质越多，引力就越强，慢慢就形成了星系、星系团、星系长城。

而密度低的地方，引力弱，不但吸不住物质，自己的物质还会被旁边高密度的地方吸走。

物质越来越少，空间越来越空，慢慢就变成了空洞。

早期宇宙里，这个位置本来有好几个小空洞，就像一堆小肥皂泡。

随着宇宙膨胀，这些小泡泡慢慢靠拢、合并，最终融合成了一个巨型的大泡泡，就像几个小气泡合成一个大气泡，体积变大了，壁也变薄了。

里面剩下的 60 个星系，就是合并过程中没被吸出去的 “遗孤”，刚好留在了泡泡的中间，凑成了那条细细的星系链。

它们本来就是小质量的矮星系，引力弱，没被拉走，就留在了虚空里。

目前宇宙大尺度结构的观测，完全符合这种泡沫模型，我们往各个方向看，都是纤维和空洞交织的结构，牧夫空洞只是其中比较大的一个，不是独一份，其次，计算机数值模拟，只要输入大爆炸的初始密度涨落，加上引力和宇宙膨胀，自然就能演化出这样的泡沫结构，大小、密度都和观测高度吻合。

如果真的是宇宙战争，把星系都炸碎了，那一定会留下痕迹：比如异常的高温辐射、大量的星际碎片、不均匀的元素分布，甚至是武器残留的特征，可天文学家观测了这么多年，牧夫空洞里除了星系少，没有任何异常的辐射信号，没有超高能的射线，也没有奇怪的元素丰度。

它的温度、物质分布，都和普通空洞没有区别，就是单纯的星系密度低。

就像说这里发生过大战，可战场里连弹壳、弹坑、爆炸痕迹都没有，就是单纯没人，这显然说不通。

如果一个文明高级到能清空 3.3 亿光年的星系，那它的科技水平，已经足以利用整个星系团的能量，甚至操控星系，这种级别的文明，根本不需要和别人打仗抢资源，整个宇宙的资源多得是，犯不着花几亿年时间，打一场毁掉上万星系的战争，而且真有这种实力，他们早就发现地球了，根本轮不到我们在这里讨论他们的战争遗迹。

除了战争说，还有更离谱的说法：说这是高级文明的 “戴森球区”，把所有恒星都包起来了，所以我们看不见星系，这也站不住脚，戴森球是包恒星，不是包星系；而且就算包起来，也会有红外辐射，不可能完全隐形，这么多星系都做成戴森球，没有任何红外异常，根本不可能。

总结下来就是：牧夫空洞和宇宙战争、高级文明，没有任何关系。

它就是一个自然形成的超级空洞，是宇宙泡沫结构的一部分。

很多人觉得，几亿光年外的空洞，和我们没关系，其实不然，我们的银河系其实就住在一个空洞的边上，这个空洞叫本地空洞，也叫本星系空洞，直径大约 1.5 亿光年，比牧夫空洞小一半左右。

我们的本星系群，就位于这个空洞的边缘，属于 “泡沫壁” 上的结构，也正因为我们在空洞边上，周围的物质密度比宇宙平均水平稍微低一点，这对我们没有任何坏处，反而让我们的宇宙环境更安稳。

随着宇宙加速膨胀，所有的空洞都会慢慢变大，泡沫越吹越大，纤维结构越来越细。

未来遥远的未来，所有的星系都会被拉到泡沫壁上，空洞会越来越空，越来越大，到最后，宇宙会变成一个巨大的泡沫网络，中间是无尽的虚空，所有的物质都挤在薄薄的壁上。

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