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宇宙正在展现与“生物”相似的一面

时间:2020-03-18 10:02:13 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

宇宙中物质的分布呈现大规模的“蜘蛛网”结构。最近,一些科学家发现这种结构实际上非常类似于地球上的一种生物,这种相似性不仅仅是在形态学上...

宇宙大尺度结构模拟宇宙中物质的分布是不均匀的。它们主要以相互连接的超星系团和物质纤维的形式存在,否则它们就是巨大的空洞。

位于宇宙结构金字塔的顶端,这是一个超星系团,其次是星系团和星系团、单个星系和太阳系。这种等级结构被科学家称为“宇宙蜘蛛网”。没有人确切知道“宇宙蜘蛛网”是如何形成的。人们只能通过连续建模来模拟这种结构的演变。

最近,加利福尼亚大学的天文学家和计算器进行了一次有趣的尝试,发现了一种神奇的生物和宇宙结构之间的许多相似之处。

是一种黏菌

一种名叫多头绒泡菌的黏菌正在“寻找”食物。维基百科

黏菌是一种介于动物和真菌之间的单细胞原生动物,但它经常聚集在一起形成多细胞结构。当有足够的食物时,它们以自己的方式行动;当缺少食物时,他们集体行动。在聚集状态下,它们具有惊人的化学感知能力,能够快速准确地找到食物。它们甚至可以长出“茎”来形成孢子。

黏菌有一个非常惊人的能力。科学家们相信他们可以建立最理想的分布式网络来解决空间组织中的计算问题。

因此,计算机专家奥斯卡·埃莱克向领导这项研究的天体物理学家约瑟夫·伯切特建议,黏菌可以用来模拟物质在大尺度空间的分布,并使其结果可视化。

直到20世纪80年代,人们认为星系团是宇宙中最大的结构。据信这种结构是均匀分布的但是很快,超星系团和类星体被发现了越来越多的结构和洞出现在人们的视野中。已经发现超星系团可以通过巨大的纤维相互连接。只有这些纤维很难看到,它们是稀薄的氢。

和Burchett最初摒弃了用黏菌来模拟宇宙的想法。但后来他被说服了

Burchett为埃莱克提供了大量来自“斯隆数字天空调查”的数据这些数据包括37,000个星系及其空间分布的信息。

数据被输入到一个算法中,该算法可以在三维空间中模拟粘菌行为结果令人惊讶。

出现“宇宙蜘蛛网”

Burchett认为,尽管模拟结果有些偶然,但不一定如此。黏菌总是试图找到到达食物点的最佳方法。“宇宙蜘蛛网”的进化在某种程度上也是一样的。尽管潜在的机制不同,但数学结构是相似的。

结果令人满意但坦率地说,这只是一个视觉展示研究人员随后决定进一步改进算法,以验证他们更先进的模型。

暗物质出现

在某种意义上,宇宙的大尺度结构反映了暗物质在大尺度上的分布。星系是在由长纤维连接在一起的大暗物质晕中形成的。宇宙中暗物质的总量占宇宙物质总量的85%。事实上,暗物质产生的重力决定了“常规”物质应该出现在哪里。将

45万个模拟暗物质晕的数据输入到黏菌算法中,一个与“非黏菌”算法具有相同模拟结果的光纤网络出现在人们眼前

黏菌再次成功除了复制宇宙网络之外,

黏菌还使科学家有能力“预测”宇宙的大规模结构。

哈勃超深空美国宇航局/ESA

哈勃太空望远镜可以通过收集星系间气体的光谱数据来观察“宇宙蜘蛛网”由于星系间气体本身不发光,哈勃只能通过观察它们的光来研究遥远的类星体。类星体发出的光穿过星系际空间介质后会在光谱中留下痕迹。多亏了黏菌,研究人员现在知道去哪里找了。结果表明,哈勃的光谱数据还表明,在有纤维结构的“粘液宇宙”中有气体,并且气体离纤维的“核心”越近,气体的密度越高。

Burchett说,这是第一次人们可以从全球角度定量研究星系际介质的密度。这一结果不仅证实了宇宙学模型预测的蛛网结构的存在,也加深了我们对星系演化的理解。星系不是孤立的;它们是一个相互联系的整体。

黏菌使我们认识到不同领域合作的潜力宇宙学、天文学、计算机编程技术、生物学甚至艺术都可以相互合作来实现一个共同的目标。创造性建模和数据可视化也可以为人们理解复杂系统提供一个新的视角。

参考:
天文学家使用黏菌模型来揭示宇宙网的暗线。https://news.ucsc.edu/2020/03/cosmic-web.html
Revealing宇宙网的暗线

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