宇宙如何膨脹演化？最新程序模擬宇宙結構形成

新浪科技訊 北京時間3月10日消息，據英國《每日郵報》報導，近日，科學家們宣稱，一項基於愛因斯坦廣義相對論原理的新手段將可以幫助我們以前所未有的精度對宇宙演化開展研究。

這種名為“gevolution”的數值模擬程序是由瑞士日內瓦大學的研究人員開發的，將時空的轉動與引力波等相關因素均考慮在內。這類模擬程序能夠幫助天文學家們以更高的精度研究宇宙如何膨脹，並且科學家們相信有朝一日它將幫助我們揭開神秘的宇宙暗能量之謎。

所周知，我們所在的宇宙處於加速膨脹的狀態，科學家們一直希望能夠理解這一反直覺的現象。根據目前的研究意見，一般認為是宇宙中暗能量的存在驅動了宇宙的加速膨脹過程，這類神秘的能量形式佔據了整個宇宙總體的70%以上，其余宇宙中剩下的組成部分則包括暗物質以及極少量的常規物質。

先前針對宇宙結構形成的研究主要集中於對牛頓經典引力學的數值模擬。在這樣的模擬程序中，空間本身是靜止的，不變的。這種模擬程序在對低速運動物體進行研究時是精確的，然而如果物體的運動速度是高速的，那麼其計算精度將會不斷下降。更加致命的是，這類模型都沒有將暗能量的漲落考慮在內。

針對這樣的情況，以瑞士日內瓦大學科學部理論物理系的魯斯·杜勒(Ruth Durrer)為首的一批研究人員研發了一款最新的程序，能夠被用於對宇宙結構形成過程的模擬。

根據愛因斯坦的廣義相對論，這款名為“gevolution”的程序能夠模擬一個動態，處於不斷變化的時空。

研究組對一個立方體形狀的空間區域進行了分析，其被劃分為600億個小區域，每個區域中含有一個粒子。隨后他們將每一個區域與一個星系的各個部分進行對應。借助設在盧加諾(Lugano)的瑞士超級計算中心的幫助下，這種做法讓他們能夠觀察在不同區域間粒子的運動狀況。

根據愛因斯坦的方程，研究組能夠計算兩個星系之間的距離和時間關係。一旦gevolution得到運算結果，研究組便能夠將其與傳統的，根據牛頓物理學得到的結果進行比較。

在這一模擬計算過程中，科學家們將首次對衡量時空彈性的參考系拖拽(frame-dragging)以及經由宇宙大尺度結構形成過程中生的引力波效應的相關參數進行測量。在此之前的所有類似模擬工作中，這兩項參數從未被測量過。

研究人員表示，這項全新模擬程序提供了一種新的手段，能夠幫助我們對宇宙膨脹和演化開展研究，並在一個全新層面上對相對論進行檢驗，並且或許有朝一日將幫助人類最終揭開神秘的暗能量之謎。(晨風)