科技的快速发展，让我们拥有了更广阔的视野，不仅可以自由探索地球表面的每一个角落，而且还能够走出地球，初步探索宇宙的奥秘。
让我们具备这些能力的一个重要技能就是速度，没有速度的不断突破，不要说探索宇宙，即使是小小的地球，我们也无法搞清楚它到底有多大。
在古人的视野里，地球是无限大的，不管如何努力，也无法走遍地球，可是在现代科技的面前，地球只是一个渺小的行星，它的直径约12756千米。
科技的快速发展让我们有了强大的交通工具，速度也在不断提升，飞机的速度可以快速到达地球的每一个角落，音速，超音速飞行，在地球时代是非常快的速度。
也正是有了更快的速度，我们才能够摆脱地球的引力，将探测器送出地球，在太空中观测地球，观测宇宙的浩瀚。
当我们真正见识到了宇宙的浩瀚之后，才明白，人类现在自以为傲的速度，在宇宙面前什么也不是。
宇宙的距离以光年为基本单位，星系之间的距离少则几光年，多则几百，几千光年，而像银河系这样的大星系之间的距离，更是达到了数百万光年以上。
对应光年的基本速度单位是光速，在爱因斯坦的相对论中，物体的速度极限是光速，任何物质都无法突破光速。
我们不断的研究，想要实现光速飞行，可是光速在宇宙面前又慢如蜗牛，根本不可能实现探索宇宙的梦想。
以光速航行，即使想要直线穿梭银河系，也需要至少20万年的时间，更不要说探索银河系了，难道人类永远也不可能探索整个宇宙？宇宙的存在就是让人类绝望的？
地球的存在曾经也让古时候的人们绝望，认为永远不可能走遍世界，可是科技让我们实现了梦想。
宇宙也同样如此，宇宙的存在必然不是让人类绝望的，也必然存在着能够探索宇宙的方法。
既然光速飞行，那就超越光速，打破光速的限制才是我们实现探索宇宙梦想的重要途径，如何打破光速的限制？
想要打破光速的限制，首先我们就需要观测到超光速的存在，存在即为合理，只要宇宙中存在超光速现象，那说明光速并不是速度的极限，宇宙中存在超光速现象吗？
科学家通过研究宇宙的起源发现，在宇宙大爆炸发生后的一秒之内，宇宙的直径膨胀到10光年大小，一年之后膨胀到10光年，一万年之后已经膨胀到1000万光年。
如此可观测宇宙范围达930亿光年，而宇宙的年龄约138亿年，可见，宇宙的膨胀速度超过速了光速。
另外，科学家通过观测宇宙深处的超新星爆发的时候，也发现了一些超光速粒子的存在。
近年来，随着量子科技的不断深入，科学家发现了量子纠缠现象，同样也是超光速的存在。
通过这些真实观测到的超光速现象，可以得出结论：光速并不是速度的极限，它是可以打破的。
而要打破光速的限制，关键还是基础科学的突破。
现有的物理体系主要是牛顿和爱因斯坦这两位伟大的科学家创立的，在现有的物理体系下，光速就是速度的极限，不管我们如何发展科技，速度也只能向着光速不断靠近，根本不可能打破。
只有基础物理理论实现了突破，打破了现有物理体系的限制，才能够走上探索研究超光速之路，而这一条道路并不好走，需要至少一位伟大科学家的出现才可以。
人类的科技在进步，科学家涌现的数量也在不断增多，可是在近百年的岁月里，在物理界，真正的伟大科学家只出现了爱因斯坦一个，可见，伟大科学家的出现是非常困难的。
我们常说一个人的成功需要1%的天赋加上99%的努力，这一句话也适用于科学界，每一个人只要99%的努力做到了，都可以成为一个科学家，可是要成为伟大的科学家，就需要1%的天赋了，而这1%的天赋99%的人是没有的，这一点类似于修仙小说中的修仙天赋，没有天赋，再怎么努力也无法走上修行之路，这是大自然赋予极少数人的能力，不是后天可以弥补的。
在基础的物理体系没有突破现有物理体系的情况下，我们要研究出超光速技术是不可能的，例如：现在有科学家提出了曲率航行的超光速技术，这是一种空间跃迁的方式，利用的是宇宙空间膨胀和压缩的原理。
虽然科学家提出出曲率航行的概念，可是没有相关基础理论的实现，注定也只是一个猜想和概念，想要实现根本不可能。
伟大的物理学家何时再出现，我们无法知道，有可能百年之内再出现，也有可能需要上千年甚至更久的时间。
在没有打破现有物理体系的情况，光速的限制会一直制约着我们，想要依靠飞船本身的技术实现超光速是不可能的，难道就没有其他的方法来实现超光速航行？
在飞船本身无法实现超光速的限制下，科学家又想到了另外一种方式，那就是通过虫洞。
科学家通过实验证明了虫洞的存在。
宇宙学家认为，浩瀚的宇宙中可能存在着很多天然的虫洞，它们有大有小，连接着不同距离的宇宙空间。
如果我们能够探测到天然虫洞的存在，就可以通过虫洞，瞬间跨越遥远的宇宙空间。
穿越虫洞进行超光速航行，是我们在科幻小说中经过看到的场景，现实宇宙中是否存在天然的虫洞也是一个未知数，更重要的是，我们现在缺乏探测虫洞的技术。
虫洞已经在实验室中证明了存在，可是在宇宙中是否存在天然的虫洞还需要我们更多的研究，如果真的存在这样的虫洞，对于人类来说将是一个好消息，我们在没有实现超光速技术之前，也可以跨越星际探索宇宙，期待着这一天的到来。
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
