На компьютере смоделировали эволюцию Вселенной. Компьютерная вселенная
На компьютере смоделировали эволюцию Вселенной — Naked Science
На компьютере смоделировали эволюцию Вселенной
Группа ученых из разных стран мира под руководством Марка Фогельсбергера из Массачусетского технологического института (MIT) при помощи компьютера создала наиболее полную визуальную модель эволюции Вселенной, которая показывает, как формировались первые галактики вокруг сгустков таинственной субстанции – темной материи.
Наблюдать темную материю невозможно, поскольку она не имеет электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Однако так как она создает гравитационные эффекты, ее можно обнаружить.
При помощи новой компьютерной модели эволюции Вселенной можно будет проверить теории о том, из чего, собственно, она состоит и как устроена. По мнению профессора Ричарда Эллиса из Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене, который является одним из ведущих в мире специалистов по вопросу возникновения галактик, созданная модель просто «поразительна».
Теперь мы сможем начать понимать, как возникают звезды и галактики, и как они взаимодействуют с темной материей.
– Ричард Эллис из Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене
Профессор Карлос Френк из Даремского университета в Англии, на теориях которого и основана новая модель эволюции Вселенной, признался, что «доволен» хорошими результатами.
В обычных компьютерных моделях можно создать правдоподобно выглядящие звезды и галактики. Но всем заправляет темная материя.
– Профессор Карлос Френк из Даремского университета в Англии
Ученого радует, что компьютерное моделирование, основанное на теории, что Вселенная возникла из темной материи, оказалось таким успешным.
Авторы исследования использовали огромные вычислительные мощности для создания данной модели, в частности, новейшие суперкомпьютеры и программы Arepo, с помощью которых исследователи справились с поставленной задачей всего за три месяца.
Чтобы запустить программу и дождаться ее результатов, обычному ноутбуку потребуется около двух тысяч лет.
Сначала в модели появляются линии загадочной субстанции – ученые их называют темной материей. Она словно ветви космического древа простирается во вселенской пустоте. А спустя миллионы лет собирается в кластеры, которые впоследствии выступают в качестве исходных материалов для первых галактик.
Потом возникает обычная материя, из которой со временем появятся звезды, планеты и сама жизнь.
В самом начале происходит множество гигантских взрывов, и материя затягивается в черные дыры, откуда потом выбрасывается. В результате этого хаоса со временем появляются звезды и галактики. В конце модели предстает Вселенная, похожая на настоящую.
Руководитель исследования доктор Марк Фогельсбергер отмечает, что компьютерное моделирование подтверждает многие современные теории космологии.
Многие галактики, появившиеся в этой модели, очень похожи на галактики в реальной Вселенной. Это говорит, что наши базовые знания о том, как функционирует Вселенная, соответствуют действительности. <…> Если из компьютерного моделирования исключить темную материю, то результат не будет похож на настоящую Вселенную.
– Марк Фогельсбергер, руководитель исследования
Это компьютерное моделирование является первым, которое демонстрирует возникновение видимой материи из материи темной.
Модель позволит определить, как функционирует «темная энергия», способствующая расширению Вселенной.
В 2020 году Европейское космическое агентство планирует совершить запуск спутника «Евклид», который предназначен для измерения скорости расширения Вселенной. Чтобы использовать данные, полученные «Евклидом», надо сначала провести компьютерное моделирование функционирования темной материи, а потом сравнить эти данные с результатами «Евклида». Об этом сообщает доктор Джоанна Данкли из Оксфордского университета.
Между тем, доктор Робин Качпол из института астрономии в Кембридже считает, что несмотря на «потрясающие» результаты моделирования, «не следует очаровываться их красотой».
Оно демонстрирует что-то похожее на галактики, имея не слишком много общего с физикой появления галактик.
– Робин Качпол из института астрономии в Кембридже
Виртуальная Вселенная
©YouTube/ nature video
©YouTube/ Mark Vogelsberger
naked-science.ru
Компьютерная Вселенная. Исламский ученый создал виртуальную модель Мироздания | Интересное | Лазарев Сергей Николаевич. Человек будущего
Компьютерная Вселенная. Исламский ученый создал виртуальную модель Мироздания
Пятница, 02 Сен. 2011В последнее время концепция информационной «виртуальной» реальности в качестве объяснения наблюдаемого физического мира приобретает все больше сторонников не только среди «нью - эйджеров», ультрамодернистов и поклонников фильма «Матрица», но даже среди ортодоксальных исламских ученых.
Как сообщает издание индийских мусульман «Milli Gazette», впервые в истории науки теория, основанная на данных из Корана, была опубликована в одном из рецензируемых научных журналов. Статья профессора Паллакена Абдул Вахида «Меметика компьютерной Вселенной, основанная на Коране» (Memetics of the Computer Universe based on the Quran) была опубликована в июле 2010 года в американском журнале «Разработка программного обеспечения и приложения». (Journal of Software Engineering and Applications). Оригинальную pdf - версию статьи на английском языке можно скачать здесь.Разместил(а): Администратор 02/09/2011 в 15:33
Тэги по теме:
душа, информация, вселенная, ислам, генетика, коран, коран, ислам, вселенная, информация, генетика, душа • Российские новости • Наука • Непознанное • Религия • (0) комментариев • (1401) просмотров • постоянная ссылка печать | печать комментариев Комментарии
Чтобы размещать комментарии, вам нужно зарегистрироваться
lazarev.org
Эволюция Вселенной смоделирована на компьютере
Правообладатель иллюстрации AP Image caption Столь подробная модель Вселенной разработана впервые Группа исследователей из разных стран при помощи компьютера создала наиболее полную визуальную модель эволюции Вселенной.
Компьютерная модель демонстрирует, как первые галактики формировались вокруг сгустков таинственной субстанции - темной материи.
Темная материя не имеет электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Из-за этого ее невозможно наблюдать. Однако темную материю можно обнаружить, поскольку она создает гравитационные эффекты.
Столь подробная модель Вселенной разработана впервые.
Результаты этой работы опубликованы в журнале Nature.
Компьютерная модель позволит проверять теории о том, из чего состоит и как устроена Вселенная.
Один из ведущих в мире специалистов по вопросу возникновения галактик, профессор Ричард Эллис из Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене, назвал эту модель "поразительной".
"Теперь мы сможем начать понимать, как возникают звезды и галактики, и как они взаимодействуют с темной материей", - сказал он в интервью Би-би-си.
Новая компьютерная модель основана на теориях профессора Карлоса Френка из Даремского университета в Англии, который сказал, что он "доволен" тем, что результат компьютерного моделирования, основанного на теории, что Вселенная возникла из темной материи, принес настолько хорошие результаты.
"В обычных компьютерных моделях можно создать правдоподобно выглядящие звезды и галактики. Но всем заправляет темная материя", - сказал он.
Новейшие суперкомпьютеры
Космологи создают компьютерные модели развития Вселенной уже более 20 лет. Для этого необходимо ввести данные о том, что представляла собой Вселенная вскоре после Большого взрыва, создать компьютерную программу, соответствующую основным космологическим теориям, а затем остается лишь наблюдать к каким результатам придет компьютер.
Обычно результат подобного моделирования лишь частично соответствует тому, как выглядит Вселенная.
Результат же нового компьютерного моделирования до удивления близок реальности.
Для создания этой модели потребовались огромные вычислительные мощности. Обычному ноутбуку понадобится около двух тысяч лет для того, чтобы запустить программу и дождаться ее результатов. Однако с помощью новейших суперкомпьютеров и программы Arepo исследователям удалось это сделать за три месяца.
В начале в модели появляются линии загадочной субстанции, которую ученые называют темной материей, простирающиеся во вселенской пустоте как ветви космического древа. Спустя миллионы лет темная материя начинает собираться в кластеры, которые затем становятся исходным материалом для первых галактик.
Затем возникает обычная материя, из которой со временем появятся звезды, планеты и сама жизнь.
На изначальных стадиях происходит целая серия гигантских взрывов, в результате которых материя затягивается в черные дыры, из которых она позднее выбрасывается. Этот период хаоса постепенно приводит к возникновению звезд и галактик. Под конец в модели появляется Вселенная, похожая на настоящую.
Темная энергия
Глава группы исследователей, создавших эту компьютерную модель, доктор Марк Фогельсбергер из Массачусетского технологического института (MIT) говорит, что компьютерное моделирование подтверждает многие современные теории космологии.
Правообладатель иллюстрации AP Image caption Смоделированные галактики очень похожи на реальные"Многие галактики, появившиеся в этой модели, очень похожи на галактики в реальной Вселенной. Это говорит, что наши базовые знания о том, как функционирует Вселенная, соответствуют действительности", - полагает он.
В частности, эта модель поддерживает теорию, согласно которой темная материя является своего рода подмостками, поддерживающими видимую Вселенную.
"Если из компьютерного моделирования исключить темную материю, то результат не будет похож на настоящую Вселенную", - сказал он в интервью Би-би-си.
Это первое компьютерное моделирование, демонстрирующее возникновение видимой материи из материи темной. Модель также поможет космологам лучше понять как функционирует так называемая "темная энергия", благодаря которой Вселенная продолжает расширяться.
Европейское космическое агентство намерено в 2020 году запустить спутник "Евклид", который должен будет замерить скорость расширения Вселенной.
Доктор Джоанна Данкли из Оксфордского университета говорит, что для того, чтобы использовать данные полученные "Евклидом", необходимо провести компьютерное моделирование функционирования темной материи, а затем сравнить результаты моделирования с результатами "Евклида".
Однако доктор Робин Качпол из института астрономии в Кембридже призывает к осторожности.
Хотя он и называет результаты нового моделирования "потрясающими", но считает, что "не следует оказываться завороженным их красотой".
"Оно демонстрирует что-то похожее на галактики, имея не слишком много общего с физикой появления галактик", - полагает Робин Качпол.
www.bbc.com
Компьютерное моделирование вселенной: проект EAGLE
Около 380,000 лет назад после Большого взрыва, когда свет уже мог свободно перемещаться в пространстве, вселенная была похожа на «бульон» из различных частиц. Но как вселенной удалось достичь такой эволюции от полного хаоса до впечатляющей конфигурации галактик, звезд и планет?
Современный проект моделирования «EAGLE» (Эволюция и Собрание Галактик и их окружающей среды) подтверждает и подробно показывает то, что так долго оставалось лишь догадками. Маленькие флуктуации (колебания) плотности ранней вселенной, под действием гравитации постепенно сворачивались в плотные комки и нити. Затем из водорода и гелия появились первые звезды и галактики. Процесс моделирования «EAGLE» начинается как раз до момента образования первых звезд и галактик. Используя данные, полученные с помощью космических телескопов «COBE», «WMAP» и «Planck», ученые установили ключевые параметры, необходимые для осуществления компьютерного моделирования. Эти данные включают значения плотности темной материи, плотности «обычной» материи, состоящей из водорода и гелия, а также таинственную космологическую постоянную, которая ускоряет развитие вселенной.
Используя известные физические параметры, а также состав ранней вселенной, «EAGLE» проводит моделирование скоплений галактик в объёме 300 миллионов световых лет. Этого достаточно, чтобы уместить более 10,000 галактик размером с Млечный путь. Также этот суперкомпьютер способен отследить более 7 миллиардов частиц за сотни и миллионы лет.
Результаты компьютерного моделирования показывают, что темная материя постепенно сбивается в плотные нити. Далее газ попадает в структуру темной материи, в результате чего охлаждается и конденсируется в формы звезд. Некоторые из ранних массивных звезд позже образовывали черные дыры, притягивали большее количество звезд и формировали галактики. На изображении вверху показан процесс моделирования «EAGLE» в разрезе. Межгалактический газ отображен синим, зеленым и красным цветами. Горячий газ (красный) накладывается на темную материю и формирует первые звезды и галактики. Процесс моделирования «EAGLE» продемонстрирован максимально детализировано — раскрываются даже основные формы индивидуальных спиральных галактик, которые создаются из водорода и гелия. Смоделированные спиральные галактики выглядят почти так же, как и наш Млечный путь. Таким образом, успешное прохождение моделирования и проведенные наблюдения космологов помогли приоткрыть тайну над природой формирования крупнейших структур во вселенной. Более полутора месяцев заняла обработка результатов моделирования, которой занимался суперкомпьютер «DiRAC-2», расположенный в Дюрхемском университете в Великобритании.
На видео, расположенном выше, показаны результаты моделирования «EAGLE».
comments powered by HyperCommentslight-science.ru
Наша Вселенная – компьютерная симуляция?
Может быть, мы живем внутри машины? Если провести философский мысленный эксперимент, то ответ будет скорее да, чем нет.
По сообщению «The Huffington Post UK» (перевод mixednews.ru), существует теория, что у любой цивилизации, которая перешла в так называемую «постчеловеческую» эволюционную стадию, почти наверняка есть возможность моделирования в масштабах Вселенной. А если учесть размеры реальности с миллиардами миров, которые вращаются около миллиардов солнц, то вполне возможно, что это уже сделано.
О чем это говорит? О том, что существует некоторая статистическая вероятность, что мы попали в эту цепочку моделирования в моделировании. В сущности, смешно говорить об альтернативе, что человечество является первой цивилизацией во Вселенной.
И это уже не просто теория. Исследователям из Боннского Университета (Германия) удалось обнаружить доказательства, что Матрица – это не совсем выдумка. В свое время данная история стала хитом, а следовательно, у многих возник подобный вопрос.
К настоящему моменту другой команде исследователей удалось разработать практический тест для выяснения шансов на доказательство теории.
По словам профессора Мартина Сэвиджа из Вашингтонского Университета, современное компьютерное моделирование ограничивается уровнем атома. Однако уже существуют «указатели предела ресурсов», которые могли бы выяснить, возможно ли создание более подробных моделей в принципе. Именно на этом этапе и возникают трудности.
По словам Сэвиджа, компьютеры, которые используются для построения моделей, занимаются «расчетами на решетках квантовой хромодинамики» — разделяют пространство по четырехмерной сетке. Это позволяет исследователям изучать силы, которые связывают субатомные частицы в протоны и нейтроны, но в процессе моделирования возникают сложные физические «указатели», которые не программировались исследователями непосредственно. Поиски этих указателей, к примеру, предельных значений энергии космических лучей, по мнению ученых, могут выявить сходство с нашей Вселенной.
А если эти указатели совпадут и в реальности и в компьютере, то, вполне возможно, что мы находимся внутри компьютерной модели.
Как отметил Сэвидж в интервью для службы новостей Вашингтонского Университета, если создать достаточно большую модель, то появляется что-то похожее на нашу Вселенную.
А одна из студенток Сэвиджа, Зохре Давуди, подняла еще один вопрос: сможем ли мы общаться с этими другими вселенными, если они существуют на такой же платформе?
No related links foundtainy.net
ИнтервьюСет Ллойд о Вселенной как компьютере, о будущем и технологических революциях
Почему вы считаете, что Вселенная — это компьютер?
Вселенная состоит из атомов, но важно понимать, что все эти частицы содержат информацию, и, когда, например, сталкиваются две элементарные частицы, биты информации трансформируются в ходе этого процесса. Мы можем думать о Вселенной как о чем-то состоящем из атомов, и это традиционный взгляд на вещи, но мы также можем смотреть на атомы как на нечто, содержащее информацию и обрабатывающее её, как на компьютер. Я пытаюсь придумать и создать квантовые компьютеры и хранить информацию в атомах, но атомы и так производят вычислительные процессы, и, когда мы строим квантовые компьютеры, мы просто должны попытаться заставить атомы вычислять другим способом. Я подходил к созданию квантовых компьютеров с точки зрения технологий, но потом я понял, что мы как бы пытаемся вмешаться в процесс вычислений, которые давно уже выполняет Вселенная.
Как ваша теория о том, что Вселенная — это квантовый компьютер, меняет вашу повседневную жизнь? И как она может изменить представления людей об окружающем мире?
Обычно мы представляем, что Вселенная состоит из частиц энергии, но также можно сказать, что она состоит из битов, информационных частиц. Как только мы понимаем, что Вселенная ведёт вычисления и обрабатывает информацию, мировоззрение сразу меняется. Во-первых, такой подход помогает объяснить вещи, которые на основе других теорий остаются довольно загадочными. Например, мы до сих пор не можем точно ответить на вопрос о зарождении жизни на Земле. На самом деле жизнь — это обработка информации, в её основе лежит ДНК, молекула, которая несёт информацию и программирует все системы организма, чтобы они функционировали так, как функционируют. Если подумать о жизни как об обработке энергии и обработке информации, становится понятно, что Вселенная тоже может рассматриваться как обработка энергии и информации. Жизнь естественно возникает из этих «вычислений» Вселенной.
www.lookatme.ru
Вселенная в компьютере - часть 2
Всего в Галактике должно быть порядка 108-109 нейтронных звезд. Это следует, например, из расчетов химической эволюции Галактики. Ясно, что судить обо всей популяции только по радиопульсарам нельзя (их полное число в Галактике не превосходит 100000). Более того, возможно не все нейтронные звезды проходят через эту стадию, рождаясь или с очень большим магнитным полем (магнетары), либо, наоборот, с очень маленьким полем, или с большим (порядка нескольких секунд) периодом вращения (Земля и Вселенная, 2000, № 2). Так что при моделировании популяции в целом нужно принимать во внимание разнообразие начальных параметров и эволюцию нейтронных звезд.
Пространственное распределение скоплений галактик по результатам компьютерного моделирования (крупномасштабная структура).
Благодаря такому подходу удается объяснить малое число одиночных аккрецирующих нейтронных звезд, наблюдаемых рентгеновским спутником РОСАТ, а также наложить некоторые ограничения на модели распада магнитного поля нейтронных звезд. По-видимому, существенный распад до значений, типичных для миллисекундных пульсаров, невозможен у одиночных нейтронных звезд, т.е. мощная аккреция в тесных двойных системах существенным образом влияет на распад магнитного поля.
Компьютерная вселенная
В настоящее время мы можем непосредственно наблюдать галактики и квазары до красного смещения z = 6. Напомним, что космологическое красное смещение в спектрах галактик возникает из-за "разбегания" галактик вследствие расширения Вселенной. Чем больше красное смещение, тем дальше находится от нас галактика в пространстве и во времени. Реликтовое излучение дает информацию о процессах при z = 1400-1500. Данные по нуклеосинтезу (образование химических элементов) свидетельствуют о первых минутах жизни Вселенной.
Еще один большой пласт информации связан с крупномасштабной структурой Вселенной. Измерения флуктуации реликтового фона позволяют делать выводы о начальных неоднородностях Вселенной, из которых потом и образуются строительные блоки галактик. Переход от известных неоднородностей при z > 1000 к известной структуре при z < 5 представляет большой интерес. Сейчас именно расчеты распределения галактик и их скоплений в больших масштабах = 100 Мпк) позволяют судить о работоспособности космологических моделей.
Основные параметры космологических моделей - средняя плотность Вселенной (чаще используется ее отношение к критической плотности), вид темной материи (горячая, холодная или некоторая их смесь) и наличие Л-члена. Последний характеризует плотность энергии вакуума. Соответствие компьютерной Вселенной (крупномасштабная структура, темп расширения и т.д.) наблюдательным данным позволит сделать выбор между различными значениями параметров. Например, недавнее открытие ускорения в расширении Вселенной (по наблюдениям далеких сверхновых) дало доказательство значимости Л-члена. Его вклад в среднюю плотность Вселенной оценивается в 0.6-0.7. На долю темного вещества (причем в основном холодного) остается 0.3-0.4 от средней плотности. Отметим, что проводившиеся ранее расчеты формирования крупномасштабной структуры уже говорили в пользу существенного вклада Л-члена в динамику Вселенной, и наблюдения космологических сверхновых лишь подтвердили ожидания ученых.
Результаты расчета крупномасштабной структуры (из работ А. Кравцова, А. Клыпина и А. Хохлова). Показан элемент структуры на момент, соответствующий z = 0.99 (т.е. такой мы можем видеть крупномасштабную структуру на больших расстояниях, когда она была намного моложе).
Космологические расчеты, начатые в 70-х гг., ведут многочисленные группы исследователей в разных странах мира. За это время совершенствовались компьютеры, улучшались математические методы, появлялись новые наблюдательные данные, особо важные для постановки начальных условий и проверки расчетов. В итоге совсем было утвердившийся взгляд на Вселенную как на однородную и бесструктурную (в масштабах свыше нескольких мегапарсеков) пришлось полностью пересмотреть. Сейчас мы знаем, что структуры существуют вплоть до размеров порядка 100 Мпк, и только в больших масштабах Вселенная однородна. Моделирование образования таких структур - одна из интереснейших задач в современной астрофизике.
В первых работах рассматривалось только гравитационное взаимодействие небольшого числа (300-700) частиц. Сейчас используется до 107-108 частиц, и в расчеты включена гидродинамика. Вычисления доведены до формирования отдельных галактик и учета влияния звезд (взрывов сверхновых) на динамику задачи. Показано, что барионная часть темной материи находится в газообразном состоянии, а не в виде компактных звездных остатков или коричневых карликов. В работах по моделированию формирования крупномасштабной структуры удалось "победить и уничтожить" модель горячей темной материи, т.к. она не давала в расчетах достаточного числа объектов с большим красным смещением. По многим причинам модели, в которых темная материя предполагается смесью из примерно равных горячей и холодной составляющих, пришлось отбросить. Пока всем наблюдательным данным лучше всего соответствует космологическая модель, в которой скрытая масса представлена холодной материей, а вклад Л-члена в среднюю плотность весьма существен.
Для проведения компьютерных экспериментов в различных областях науки в США создана национальная информационная инфраструктура. Предполагается создание мощных суперкомпьютеров, развитие компьютерных сетей и создание новых методов обработки данных и вычислений. Космологическая часть программы - одна из наиболее важных, от ее успеха во многом зависит судьба программы в целом.
Космологические расчеты предполагается проводить в трех измерениях в кубе со стороной 1 млрд. св. лет. В этой области сосредоточена масса около 1018 М0. Более 99% массы составляет темная материя. Чтобы галактика типа нашей была представлена в модели хотя бы 103 частицами, а карликовая галактика - одной, при расчетах необходимо оперировать с 109 частицами, каждая массой 109 М0. Для таких вычислений потребуется около 100 Гб оперативной памяти и 1-2 Тб дискового пространства, что в тысячу раз превосходит параметры типичного настольного компьютера. Скорость считывания информации с диска должна быть порядка 0.27-0.55 Гб/с. Это превосходит возможности существующих вычислительных машин. Предполагается, что в инфраструктуре будут использованы суперкомпьютеры нового поколения с числом процессоров более тысячи.
Полномасштабные работы по космологической программе начнутся в 2002 г. Это позволит, вместе с получением новых наблюдательных данных, существенно продвинуться в понимании важнейших космологических вопросов.
Компьютерная космология сейчас, к сожалению, почти не развивается в нашей стране. В свое время группа академика Я.Б. Зельдовича проводила исследования высочайшего уровня. Но сейчас почти все наши специалисты в этой области работают за рубежом. Так что приходится наблюдать со стороны, как астрономы постигают Вселенную. Судя по всему компьютеры ранга применяемых в информационной инфраструктуре США у нас появятся не скоро, так что эта прискорбная ситуация может продлиться довольно долго. Пока единственным выходом является активное сотрудничество с крупными мировыми научными центрами, обладающими мощными вычислительными средствами.
Астрономы из силиконовой долины
Сейчас профессии, связанные с компьютерами, -одни из самых популярных среди молодежи. Многие выпускники астрономических отделений становятся программистами (астрономы получают хорошее физико-математическое образование, включающее отличное знание компьютеров), и, наоборот, в астрономию приходят математики и программисты. Их привлекает обилие интереснейших приложений компьютерных методов в астрономии вообще и в астрофизике - особенно. Сейчас нужны специалисты по обработке рядов наблюдений и изображений, по автоматизации наблюдений, по компьютерным сетям и, конечно же, специалисты по математическому моделированию. Астрономия - одна из самых красивых наук, поэтому неудивительно, что работа в ней интересна для многих профессионалов из близких областей.
Сами астрономы давно применяют компьютеры в своих исследованиях. Все, кто еще пытаются выбирать между компьютером и телескопом, могут отбросить сомнения: астрономия дает возможность реализовать любые устремления, и от телескопа до компьютера - всего один шаг.
mirznanii.com
