The Universe in a Box: Simulations and the Quest to Code the Cosmos

کیهان‌شناسی یک علم پیچیده است - هیچ‌کس نمی‌تواند ستاره‌ها، سیارات یا کهکشان‌های خود را برای آزمایش بسازد. نظریه های آن اما در طول چند دهه گذشته نوع جدیدی از فیزیک ظهور کرده است تا شکاف بین نظریه و آزمایش را پر کند. کیهان‌شناسان با بهره‌گیری از قدرت ابررایانه‌های مدرن، شبیه‌سازی‌هایی ساخته‌اند که بینش‌های عمیقی را در مورد تاریخ عمیق جهان ما ارائه می‌دهند و اجازه می‌دهند ایده‌های قرن‌ها برای اولین بار آزمایش شوند. امروزه فیزیکدانان در حال تبدیل ایده ها و معادلات خود به کد هستند و متوجه می شوند که به اندازه آزمایشات در آزمایشگاه ها می توان از رایانه آموخت.

در جهان در جعبه، کیهان شناس اندرو پونتزن توضیح می دهد که چگونه فیزیکدانان مدل سازی عجیب‌ترین پدیده‌های جهان، از سیاه‌چاله‌ها و برخورد کهکشان‌ها گرفته تا ماده تاریک و درهم‌تنیدگی کوانتومی، آنها را قادر می‌سازد تا تکامل جهان‌های مجازی را مطالعه کنند و نور جدیدی بر واقعیت ما بتابانند.

اما شبیه‌سازی‌ها فقط اجازه آزمایش با کیهان را نمی‌دهند. آنها همچنین برای رشته های بی شماری مانند پیش بینی آب و هوا، اپیدمیولوژی، علوم اعصاب، برنامه ریزی مالی، طراحی هواپیما، و جلوه های ویژه برای فیلم های پرفروش تابستانی ضروری هستند. ساخت این شبیه سازی ها مستلزم سازش های سخت و دانش تخصصی است. شبیه سازی خود یک شاخه کاملاً جدید از علم است، شاخه ای که ما تازه شروع به درک و درک آن کرده ایم. داستان شبیه‌سازی‌ها، تاریخچه هیجان‌انگیزی است که نشان می‌دهد چگونه به دانش کنونی خود از دنیای اطراف خود رسیده‌ایم، و نگاهی گذرا به آنچه ممکن است در آینده کشف کنیم، ارائه می‌کند.

Cosmology is a tricky science--no one can make their own stars, planets, or galaxies to test its theories. But over the last few decades a new kind of physics has emerged to fill the gap between theory and experimentation. Harnessing the power of modern supercomputers, cosmologists have built simulations that offer profound insights into the deep history of our universe, allowing centuries-old ideas to be tested for the first time. Today, physicists are translating their ideas and equations into code, finding that there is just as much to be learned from computers as experiments in laboratories.

In The Universe in a Box, cosmologist Andrew Pontzen explains how physicists model the universe's most exotic phenomena, from black holes and colliding galaxies to dark matter and quantum entanglement, enabling them to study the evolution of virtual worlds and to shed new light on our reality.

But simulations don't just allow experimentation with the cosmos; they are also essential to myriad disciplines like weather forecasting, epidemiology, neuroscience, financial planning, airplane design, and special effects for summer blockbusters. Crafting these simulations involves tough compromises and expert knowledge. Simulation is itself a whole new branch of science, one that we are only just beginning to appreciate and understand. The story of simulations is the thrilling history of how we arrived at our current knowledge of the world around us, and it provides a sneak peek at what we may discover next.