这是宇宙学家第一次使用爱因斯坦广义相对论的全部力量来对宇宙的演化进行详细的计算。

 

这两个小组的技术——打破了近一个世纪的传统——可能有助于解决先前简化模拟的准确性争议，也可能有助于研究人员解释天文学家日益精确的观测结果。

 

广义相对论把引力解释为时空的扭曲。爱因斯坦在1915年提出他的理论后不久，其他人就意识到它在宇宙的尺度上具有戏剧性的影响。比利时宇宙学家Georges Lemaitre和其他人在20世纪20年代指出， 杏耀平台注册优惠 ，一个满足爱因斯坦理论的宇宙要么膨胀要么收缩。(与此同时，天文学家埃德温·哈勃[Edwin Hubble]等人证明，它实际上是在膨胀。)

 

但是，如果不做出简化计算的假设，在宇宙尺度上求解爱因斯坦的方程是不可能的。为了得出他们的结论，Lemaitre和其他早期的相对论者假设物质是均匀地分布在空间的连续统一体中，而不是集中在恒星和星系中。

 

分配问题

 

技术的出现并没有从根本上改变这种情况，因为即使对超级计算机来说，杏耀历史完全的相对论计算也很困难。大多数宇宙学家继续以这种方式建立宇宙模型，从大爆炸开始。为了解释像星系和星系团这样的大结构是如何从扩散的原始气体中形成的，研究人员从轻微的“高密度”区域开始，然后在引力的作用下发展成块状结构。然而，这样的模型假定，只有在它们所研究的相对较小的区域内，物质的分布是不均匀的——同时在最大的尺度上保持着均匀的分布。

 

一些宇宙学家说，这更多的是一个必要的策略，而不是一个合理的假设。“宇宙的同质性是一项哲学发明，”意大利帕多瓦大学的广义相对论理论家萨比诺·马塔雷泽说。在过去十年左右的时间里，Matarrese和其他人认为，这个假设甚至可能导致天文学家误解了他们的数据，他们得出的结论是，在一种神秘的“暗能量”的作用下，宇宙的膨胀一直在加速。

 

他说，这引发了一场激烈的辩论。但是，他补充说，同质性的假设“在某种程度上是循环论证，我们可以尝试质疑它，而不需要进入戏剧”。

 

意大利卡塔尼亚大学的数字相对论家Eloisa Bentivegna说，“原则上，在一个非均匀宇宙中，遥远的星系可能会以加速的速度后退，”这是在模仿暗能量的效应。

 

现在，她和英国朴茨茅斯大学的马尔科·布鲁尼，以及俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学的格伦·斯塔克曼，以及他的同事们，已经完成了第一个完全模拟宇宙的实验，该实验遵循广义相对论，没有任何限制。每个小组都使用超级计算机来模拟早期宇宙是如何膨胀的，以及当物质在重力作用下开始聚集在大池子里时，宇宙的扭曲是如何演变的，而其他区域则留下了更稀薄的气体。

 

他们的论文发表在6月24日的《物理评论快报》和《物理评论D》上，仍然没有再现真实宇宙的全部复杂性，但他们对相对论的全面接受是“革命性的”，马塔雷泽说。

 

这两组人使用的技术略有不同，重点放在不同的问题上:欧洲人更关注“密度过大”结构的形成，而美国人则专注于宇宙如何膨胀，以及宇宙的曲率如何影响光的传播。两个团队都表示，在未来，他们计划提高他们的模型的复杂性，并将它们与天文学家可以实际测量的数量联系起来。

 

这两个小组都建立在数字模拟技术的基础上，这些技术是为了计算相互绕转的黑洞对周围时空的扭曲和由此产生的引力波而发展起来的，这些预测在今年早些时候得到了先进的激光干涉引力波天文台(LIGO)的证实。“这是数字相对论和宇宙学之间前所未有的联姻，”斯塔克曼说。