與已知宇宙的廣闊宇宙相比,人類是灰塵的斑點,該宇宙本身不斷擴展和改變。實際上,隨著宇宙繼續“伸展”,新的宇宙結構和物體正在合併。
大約5%的宇宙由普通物質組成,包括夸克,葉子,原子,星星和星系。大約25%的宇宙由一種看不見的理論物質組成暗物質,只能從其重力效應中檢測到。
其他70%歸因於一種稱為暗能量的宇宙常數,這是一種似乎在完全空的空間中存在的能量密度。它滲透到整個空間,並負責宇宙的加速擴張。
對於科學家來說,暗能量仍然是一個謎,但是一項新的研究可能會闡明其性質。
運動中的宇宙
過去的物理學家通過依靠牛頓定律的重力模擬來研究大規模宇宙結構的形成。這些牛頓的數值模擬或代碼說,空間本身是靜態的,並且在時間向前發展時不會改變。
如果宇宙中的物質以每秒約300公里(186.4英里)的速度緩慢移動,則模擬非常精確。
但是,當物質顆粒高速移動時,代碼僅允許近似計算,並且不描述暗能的波動。確實有必要開發一種新方法來模擬宇宙中結構的形成。
結果,瑞士的一個物理學家團隊基於阿爾伯特·愛因斯坦方程開發了數值模擬,使我們可以更好地了解宇宙中結構的複雜形成。
在露絲·杜勒(Ruth Durrer)教授的帶領下,日內瓦大學(Unige)的科學家能夠將時空的旋轉納入其計算中,甚至確定引力波。
新代碼稱為Gevolution,高度基於愛因斯坦的廣義相對論。與牛頓的靜態空間理論不同,愛因斯坦的理論將空間視為動態,而時空則不斷變化。
為了預測重力波的幅度和影響,以及由宇宙結構形成引起的時空旋轉,Unige的研究團隊分析了空間中的立方體部分。該空間由600億個區域組成,每個區域都包含一部分星系。
Unige科學家能夠在Latfield2庫和Lugano的瑞士超級計算機的幫助下研究顆粒的運動,並通過愛因斯坦方程計算宇宙中兩個星系之間的距離和時間。
團隊計算的結果光譜使他們能夠看到Gevolution和Newtonian代碼的發現之間的差異。他們首次測量了引力波和由宇宙結構形成引起的時空旋轉的影響。
寶貴的工具
因為這從未做過,所以科學家認為他們將能夠在更大的規模上測試一般相對論的理論。它可能很快就會闡明黑暗能源的機制。
“我認為這是向前邁出的重要一步,”說牛津大學教授喬·鄧克利(Jo Dunkley)未參與這項研究。 “這是人們一直在努力努力一段時間的事情。”
但是,一些專家認為愛因斯坦的方程式太複雜且無法解決,因為它需要太多的計算機時間。
蘇塞克斯大學的戴維·塞里(David Seery)博士說:“為了研究宇宙學量表上的結構增長,我們通常可以通過牛頓較舊的重力理論來進行。”
儘管如此,敦克利仍然認為,模擬將證明自己有價值。
鄧克利說:“這確實是及時的,因為我們正要啟動這一全部新數據。” “如果我們想從即將到來的新數據中學習新物理學,則需要這些計算機模擬。”
同時,發現是特色在日記中自然物理學。