科學家們利用世界上最快的超級計算機，以前所未見的方式展示了宇宙的全貌。
美國能源部阿貢國家實驗室的科學家們揭示了迄今為止最大的宇宙計算機模擬。
此次模擬的區域涵蓋了驚人的311,296立方兆秒差距的空間。
透過這項模擬，觀眾可以看到浩瀚的星系團在數十億年間逐漸聚集。
然而，這幅龐大的景象僅佔整個模擬的0.001%。
這項龐大計算的結果將使科學家能夠研究宇宙的演化及神秘的暗物質所扮演的角色。
專案負責人薩爾曼·哈比布（Dr. Salman Habib）表示：“宇宙中有兩個組成部分：暗物質——據我們所知，它僅透過引力相互作用——和常規物質，或稱原子物質。”
“因此，如果我們想了解宇宙的動態，就需要同時模擬這兩種物質。”
當天文學家透過強大的望遠鏡（如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡）觀察遙遠的星系時，他們能夠回溯到宇宙的早期階段。
然而，這些影象僅提供了宇宙曾經面貌的快照。
要獲得真正的全域性視角，天文學家需要建立所謂的“流體動力學模擬”。
與僅僅模擬不同物質之間的引力作用不同，流體動力學模擬儘可能接近塑造宇宙演化的各種力量。
哈比布博士表示，這需要科學家模擬“引力以及所有其他物理現象，包括熱氣體、恆星、黑洞和星系的形成。可以說是天體物理的‘廚房水槽’。”
問題在於，這類模擬需要大量的計算能力。
為了進行模擬，天文學家通常會忽略流體動力學模擬中非常有用的其他力量和因素。
哈比布博士說：“例如，如果我們要模擬由大型望遠鏡（如智利的魯賓天文臺）調查的大塊宇宙，你將涉及數十億年的擴張時間。”
“直到最近，我們甚至無法想象在僅考慮引力的近似情況下進行如此大規模的模擬。”
為了克服這些問題，研究人員使用了位於橡樹嶺國家實驗室的Frontier超級計算機。
Frontier目前是世界上最強大的超級計算機，能夠每秒執行超過一 quintillion（十的18次方）次計算。
即使擁有如此快速的計算機，模擬宇宙也並非易事，科學家們花費了十多年的時間來完善和升級程式碼，以便在這一規模上執行流體動力學模擬。
然而，本月早些時候，研究人員成功利用Frontier的9,000個計算節點，模擬了超過310億立方兆秒差距的擴充套件宇宙體積。
這個規模與世界上最強大望遠鏡建立的最大天文學地圖相當。
重要的是，這項模擬還包括了神秘物質——暗物質的影響。
暗物質是一種理論上的粒子，無法與構成宇宙其餘部分的原子和亞原子粒子相互作用。
暗物質影響周圍宇宙的唯一方式是透過施加引力。
科學家們首次提出這種神秘物質的存在，是為了解釋為什麼宇宙中的引力似乎比所有星系的質量所應產生的引力要強。
然而，由於我們無法以任何方式直接觀察暗物質，因此像這樣的模擬對於理解它如何影響宇宙演化至關重要。
