据美国《探索》杂志报道,大自然很少为我们呈现容易处理的数字,从银河系的数千亿颗恒星到一个病毒内的数十万个原子,我们便可见一斑。一直以来,科学家便试图描绘这些复杂集合内每一个成员的特性和行为。随着超级计算机的出现,我们在了解复杂实体系统方面经历了革命性变化。

    模拟程序要在房间大小的超级计算机上运行几天,从无边无际的宇宙到极小的物质要素,超级计算机模拟让视觉形式达到此前无法想象的程度。类似这样的模拟绝不仅仅是科学家的一种娱乐活动,同时更有助于他们进行方方面面的研究,例如研究药物如何对抗甲流病毒,时空如何在相互碰撞的黑洞周围发生扭曲。通过超级计算机进行的模拟,我们可以进一步发现这个世界的秘密以及它美丽的一面。

1.双星

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双星

    这幅图片来自于一次超级计算机模拟,运行于美国能源部位于加利福尼亚州门洛帕克的国家加速器实验室,展示了可能形成于宇宙初期质量相对较低的双星,它们的形成时间距离大爆炸只有2亿年。此前对原始宇宙进行的模拟显示,最初形成的恒星主要是孤巨星,质量最高可达到太阳的300倍。此次模拟涉及由8×1052立方英里(约合3×1062立方米)气体和暗物质构成的宇宙区域。颜色较淡的区域密度更高,是两颗正在发育中的低质量恒星所在地。

    2.一颗将要走向死亡的衰老恒星

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一颗将要走向死亡的衰老恒星

    当一颗质量大约相当于10个太阳的衰老恒星即将耗尽容易熔化的轻元素,其尚未熔化的铁心便会发生塌陷。恒星内部随后像球面活塞一样回弹并发生爆炸,最终变成一颗II型超新星。利用位于美国田纳西州橡树岭国家实验室领导计算设施的一台超级计算机,天体物理学家展示了微中子在为撕裂恒星的冲击波提供能量方面扮演着怎样的关键角色。这幅模拟图展示了一颗巨星核心物质的流体力学流动。棕褐色区域熵值更高或者说温度更高,蓝色和绿色区域的温度则相对较低。