科学家发现宇宙十大惊人奥秘 黑洞虫洞意外相连

这股神秘的能量来自黑洞的中心，这个现象让科学家感到非常奇异，后来被证实：这个黑洞正在吞噬一颗恒星!而且整个过程被天文学家目击到了，这是一个相当罕见并且非常特殊的宇宙事件，概率小到每1亿年才有可能被观测到一次。

相关的数据发表在《科学》杂志上。

　　天龙星座的黑洞正在吞噬一颗恒星

　　发现这个现象的过程还伴随着一些诡异的情节，美国宇航局雨燕伽马射线探测卫星在扫描宇宙某一深处时突然出现强烈的射线闪光，后来范围进一步缩小到天龙星座，进行详细的观测。

天文学家最初认为这只是一个比较普通的伽马射线暴发，而这个伽马射线来自一个正在坍缩的恒星，恒星坍缩则是宇宙中最强的能量释放现象之一，其中也伴随着伽马射线的释放，从这个角度上解释似乎还行。

但是科学家发现这次的能量集中释放居然能持续数月，所以他们意识到这其中的原因肯定不止这么简单，必然还隐藏着更加神秘的东西在起作用。

　　根据美国加州大学伯克利分校天文学教授Joshua Bloom的叙述：这是一个非常并且是极其不寻常的事件，到目前为止，这个能量束释放时间大约从3月24日至25日的某个时间开始，到现在已经超过两个半月了，而且还在继续释放能量，衰减的程度也很弱，从已经掌握的证据来看，虽然可以将其认定为具有部分伽马射线源释放能量的特征，但是这肯定不是个普通的伽马射线源，同时这些释放的能量之中还有其他射线。

　　位于天龙星座内的NGC6543星云

　　基于观测对象的特殊性，除了雨燕伽马射线探测卫星外，美国宇航局同时也动用了哈勃望远镜和钱德拉X射线望远镜对这个神秘的能量释放源进行探测。

这种极端异常的能量释放，基本上可以确定为是一颗恒星在被超大质量黑洞吞噬的时候释放出来的，而如果将其定性为仅仅是伽马射线的暴发，却又不能完全说明问题，伽马射线暴发一般只能持续一天左右的时间，虽然也有的伽马射线暴持续的时间很长，但是这个射线的特征又不足以认定为是长伽马射线暴。

这个能量释放还将在未来一段时间内持续很长的时间，这是因为在黑洞撕裂恒星的过程中，被撕扯下来的物质会在黑洞吸积盘上形成质量漩涡，就像水池放水时产生的漩涡一样，而在这个过程中，将释放大量的能量。

　　针对这个问题，美国宇航局进行了详细的讨论，最后得出的初步结论是：巨大的能量释放以及长时间的X射线、伽马射线的暴发均来自这颗正在被黑洞吞噬的恒星，这个颗恒星的大小和我们的太阳差不多，而撕裂它的黑洞质量比这颗恒星大至少100万倍。

但是这其中又有出现了一个谜团：在宇宙中，一颗恒星被黑洞吞噬是比较正常，然而为什么这个特殊的黑洞不吞噬该区域周围的其他物质呢，并且有证据表明在该区域还存在着其他很活跃的黑洞。

研究人员也筛选了这片宇宙空间的观测记录，并没有发现长时间的X射线和伽马射线暴发记录在案。

也就是说，如果这个黑洞在此之前吞噬了其他物质，那就一定有X射线和伽马射线暴出现，但事实上却没有。

　　黑洞中心发出的神秘能量束

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