中国科学家成功构建数字虚拟宇宙，开启宇宙探索新篇章

来源：徽声在线

本报北京4月23日讯（记者崔兴毅）

一个边长约达120亿光年的庞大宇宙空间，如今被科研人员巧妙地“装进”了计算机之中。他们运用了约4.2万亿个虚拟的暗物质粒子，对这些粒子在宇宙演化过程中的聚集与结构形成进行了高精度的追踪。由中国科学家领衔的国际科研团队于23日宣布，他们成功在超级计算机上构建出了一个数字虚拟宇宙，这一成果为人类探索宇宙的奥秘提供了一份极为高精度的数字导引图谱。

所谓数字虚拟宇宙，从通俗易懂的角度来讲，就是科研人员借助超级计算机那强大的计算能力，精心打造出一个与真实宇宙高度相似的数字化版本。这个被命名为“千衍”的超大规模宇宙学模拟项目，完整且细致地还原了宇宙从诞生至今这漫长的138亿年间的演化历程，宇宙在每个阶段的独特样貌都被以数字模型的形式精准地再现了出来。

中国科学院国家天文台研究员王乔介绍道，“千衍”项目通过精确计算物质之间的引力作用，详细记录了100个不同演化时期的“精彩瞬间”。不仅如此，借助先进的星系形成模型，该模拟还能够生成虚拟星系的图像、颜色以及光谱等丰富信息。科学家们将这个高精度的虚拟宇宙与实际观测到的结果进行细致比对，这一举措对于深入研究暗物质、暗能量等宇宙基本问题具有重大意义，同时也有助于进一步加深对星系生长和演化规律的认识。

值得一提的是，“千衍”项目还将为中国空间站巡天望远镜、欧洲空间局欧几里得空间望远镜等众多大型天文观测项目提供极为重要的科学支撑。这些望远镜在未来的观测工作中，可以借助“千衍”所提供的高精度数字模型，更加精准地定位观测目标，提高观测效率和准确性。

“千衍”项目所使用的软件是国家天文台研究员高亮团队历经10余年自主研发的PhotoNs软件。该软件在研发过程中，还专门针对国产超级计算机平台进行了深度的优化。经过科研团队数年的不懈攻关，他们成功在上万张加速卡上实现了长时间的高效稳定运行。这一成果标志着我国在宇宙学与高性能计算交叉领域取得了重要的突破，为我国在该领域的国际竞争中赢得了优势地位。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校教授麦克·博伊兰 - 科尔钦对“千衍”项目给予了高度评价，他认为“千衍”是一项“计算奇迹”，在模拟范围和质量精细度方面都达到了前所未有的高度，在未来多年都将成为该领域的标志性成果。德国马普天体物理研究所所长沃尔克·斯普林格尔教授也表示，“千衍”重新定义了当今数值宇宙学的水平，其强大的统计能力让科学家们能够对当前主流宇宙学模型进行前所未有的高精度检验，为宇宙学的发展开辟了新的道路。