科学家们利用世界上最快的超级计算机，以前所未见的方式展示了宇宙的全貌。

美国能源部阿贡国家实验室的科学家们揭示了迄今为止最大的宇宙计算机模拟。

此次模拟的区域涵盖了惊人的311,296立方兆秒差距的空间。

通过这项模拟，观众可以看到浩瀚的星系团在数十亿年间逐渐聚集。

然而，这幅庞大的景象仅占整个模拟的0.001%。

这项庞大计算的结果将使科学家能够研究宇宙的演化及神秘的暗物质所扮演的角色。

项目负责人萨尔曼·哈比布（Dr. Salman Habib）表示：“宇宙中有两个组成部分：暗物质——据我们所知，它仅通过引力相互作用——和常规物质，或称原子物质。”

“因此，如果我们想了解宇宙的动态，就需要同时模拟这两种物质。”

当天文学家通过强大的望远镜（如詹姆斯·韦伯太空望远镜）观察遥远的星系时，他们能够回溯到宇宙的早期阶段。

然而，这些图像仅提供了宇宙曾经面貌的快照。

要获得真正的全局视角，天文学家需要创建所谓的“流体动力学模拟”。

与仅仅模拟不同物质之间的引力作用不同，流体动力学模拟尽可能接近塑造宇宙演化的各种力量。

哈比布博士表示，这需要科学家模拟“引力以及所有其他物理现象，包括热气体、恒星、黑洞和星系的形成。可以说是天体物理的‘厨房水槽’。”

问题在于，这类模拟需要大量的计算能力。

为了进行模拟，天文学家通常会忽略流体动力学模拟中非常有用的其他力量和因素。

哈比布博士说：“例如，如果我们要模拟由大型望远镜（如智利的鲁宾天文台）调查的大块宇宙，你将涉及数十亿年的扩张时间。”

“直到最近，我们甚至无法想象在仅考虑引力的近似情况下进行如此大规模的模拟。”

为了克服这些问题，研究人员使用了位于橡树岭国家实验室的Frontier超级计算机。

Frontier目前是世界上最强大的超级计算机，能够每秒执行超过一 quintillion（十的18次方）次计算。

即使拥有如此快速的计算机，模拟宇宙也并非易事，科学家们花费了十多年的时间来完善和升级代码，以便在这一规模上运行流体动力学模拟。

然而，本月早些时候，研究人员成功利用Frontier的9,000个计算节点，模拟了超过310亿立方兆秒差距的扩展宇宙体积。

这个规模与世界上最强大望远镜创建的最大天文学地图相当。

重要的是，这项模拟还包括了神秘物质——暗物质的影响。

暗物质是一种理论上的粒子，无法与构成宇宙其余部分的原子和亚原子粒子相互作用。

暗物质影响周围宇宙的唯一方式是通过施加引力。

科学家们首次提出这种神秘物质的存在，是为了解释为什么宇宙中的引力似乎比所有星系的质量所应产生的引力要强。

然而，由于我们无法以任何方式直接观察暗物质，因此像这样的模拟对于理解它如何影响宇宙演化至关重要。