---
title: "Thiên văn và vũ trụ học · Mô phỏng · Giả thuyết mô phỏng"
url: https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/astronomy-cosmology
description: "Vũ trụ từ những phút đầu tiên đến mạng lưới vũ trụ, cùng các ngôi sao, hành tinh và hố đen trong đó."
license: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
credit: "Ross Allan Dahl, Giả thuyết mô phỏng (simulation-hypothesis.com)"
---

[Mô phỏng](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations)lĩnh vực 2 trên 18

# Thiên văn và vũ trụ học

Vũ trụ từ những phút đầu tiên đến mạng lưới vũ trụ, cùng các ngôi sao, hành tinh và hố đen trong đó.

Chúng ta không thể chạy lại vũ trụ, nên các nhà thiên văn xây dựng mô hình của nó. Các mô phỏng vũ trụ học là thứ thật gần nhất với quy mô “toàn bộ vũ trụ” của Hộp cát. Chúng vẫn xử lý được vì một hạt duy nhất đại diện cho khoảng một triệu Mặt Trời.

## Toàn bộ vũ trụ

### N vật thể vũ trụ học

Vật chất tối như hàng tỷ hạt, lớn lên dưới trọng lực từ một vũ trụ sơ khai gần như đồng nhất thành mạng lưới vũ trụ gồm các sợi, bức tường và khoảng trống.

Câu hỏi nó trả lời: Mô hình vũ trụ của chúng ta có lớn lên thành cùng cấu trúc quy mô lớn mà kính thiên văn thấy không?

Bỏ qua: Một hạt đại diện cho một triệu mặt trời, nên không có gì nhỏ hơn một thiên hà thực sự hiện diện.

Chạy trên: khoảng 10^17.5 FLOPS sơ lược một phần lớn của một siêu máy tính quốc gia, trong nhiều tuần. Từ: 1970 Mô hình 300 điểm của Peebles về sự hình thành một cụm thiên hà, thuộc loại sớm nhất; các lần chạy N-vật thể cho cụm sao bắt đầu với von Hoerner năm 1960

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)nền: Cơ thể

### Sự hình thành thiên hà

Sự làm lạnh khí, hình thành sao và các vụ nổ siêu tân tinh, cùng sự bồi tụ lỗ đen thúc đẩy các dòng thoát, tất cả được xếp lớp lên mạng vật chất tối.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao các thiên hà có những hình dạng và kích cỡ như vậy?

Bỏ qua: Sự hình thành sao và phản hồi của lỗ đen được biểu diễn bằng các công thức dưới lưới có thể điều chỉnh, không suy ra từ các nguyên lý đầu tiên.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược một lát lớn của một siêu máy tính quốc gia, thời gian chạy vài tuần. Từ: 1992 các mô phỏng kết hợp hấp dẫn cộng khí đời đầu về các thiên hà đang hình thành.

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Tổng hợp hạt nhân Vụ Nổ Lớn

Hai mươi phút đầu tiên, khi vũ trụ là một lò phản ứng hạt nhân tạo ra hydro, heli và một chút liti.

Câu hỏi nó trả lời: Tỷ lệ các nguyên tố dự đoán có khớp với lớp khí cổ nhất mà ta đo được không?

Bỏ qua: Giả định vũ trụ sơ khai hoàn toàn đồng nhất, dù nó chứa những bất đồng nhất nhỏ.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược một máy tính xách tay; toàn bộ phép tính mất vài giây. Từ: 1967 Các lượng nguyên tố nhẹ được tính lần đầu của Wagoner, Fowler và Hoyle.

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Dưới nguyên tử

### Bức xạ nền vi sóng vũ trụ

Những gợn sóng trong plasma nóng của vũ trụ sơ khai, được tiến hóa cho đến khi ánh sáng được giải phóng 380.000 năm sau Vụ Nổ Lớn.

Câu hỏi nó trả lời: Những tham số vũ trụ học nào tạo ra mẫu các điểm nóng và lạnh mà ta quan sát?

Bỏ qua: Giả định mô hình vũ trụ học chuẩn là đúng và chỉ khớp bộ tham số nhỏ của nó.

Chạy trên: khoảng 10^13 FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn; vài phút cho mỗi bộ tham số. Từ: 1996 Mã Boltzmann nhanh của Seljak và Zaldarriaga cho bầu trời vi ba.

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)nền: Trường

### Tái ion hóa vũ trụ

Tia cực tím từ những ngôi sao và thiên hà đầu tiên lan qua và ion hóa hydro trung hòa lấp đầy vũ trụ sơ khai.

Câu hỏi nó trả lời: Điều gì đã tái ion hóa vũ trụ sau thời kỳ đen tối vũ trụ?

Bỏ qua: Các nguồn xa và mờ làm phần lớn việc ion hóa vẫn nằm dưới mức bất kỳ kính thiên văn nào thấy trực tiếp được, nên số lượng của chúng được ngoại suy.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược một phần lớn của một siêu máy tính quốc gia, trong nhiều tuần. Từ: 1999 các mô phỏng truyền bức xạ đời đầu về những bong bóng ion hóa đầu tiên.

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Môi trường liên thiên hà và rừng Lyman-alpha

Chất khí mỏng nối giữa các thiên hà, được tiến hóa dưới trọng lực và gia nhiệt cho đến khi mẫu hấp thụ của nó khớp với rừng vạch nhấp nháy trong quang phổ của một quasar xa.

Câu hỏi nó trả lời: Có bao nhiêu vật chất thông thường trong khí giữa các thiên hà, và nó nóng đến đâu?

Bỏ qua: Phụ thuộc vào các giả định về việc tia cực tím từ các thiên hà làm nóng khí ra sao, điều không quan sát trực tiếp được.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học hoặc quốc gia, vài tuần cho mỗi thể tích mô phỏng. Từ: 1994 các mô phỏng thủy động lực học đời đầu tái tạo rừng Lyman-alpha.

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Mô phỏng vật chất tối dạng sóng

Vũ trụ được tiến hóa với vật chất tối được xử lý như một sóng lượng tử kết hợp tuân theo các phương trình Schrödinger và Poisson thay vì các hạt cổ điển.

Câu hỏi nó trả lời: Cấu trúc vũ trụ sẽ trông ra sao nếu vật chất tối là một sóng siêu nhẹ?

Bỏ qua: Yêu cầu độ phân giải sóng khiến các thể tích lớn trở nên khó, và baryon phần lớn bị bỏ ra ngoài.

Chạy trên: khoảng 10^19 FLOPS sơ lược Mô phỏng sóng lưới thích nghi lớn Từ: 2014 Cosmic structure as the quantum interference of a coherent dark wave (2014) [nguồn](https://arxiv.org/abs/1406.6586)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Mô phỏng ràng buộc của vũ trụ địa phương

Các lần chạy vũ trụ học có điều kiện ban đầu được chỉnh để thể tích tiến hóa tái tạo các thiên hà lân cận quan sát được của thiên hà ta, kể cả các cụm gần.

Câu hỏi nó trả lời: Chúng ta có thể mô phỏng các cấu trúc thực quanh Dải Ngân Hà thay vì một mảng vũ trụ điển hình không?

Bỏ qua: Các ràng buộc đến từ dữ liệu khoảng cách có nhiễu, nên sự khớp mang tính thống kê chứ không chính xác.

Chạy trên: khoảng 10^19 FLOPS sơ lược Các lần chạy N-vật thể hoặc thủy động lực học lớn từ điều kiện ban đầu có ràng buộc Từ: 2010 Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) (2010) [nguồn](https://arxiv.org/abs/1005.2687)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Bộ mô phỏng thay thế vũ trụ học

Một bộ nhỏ các mô phỏng vũ trụ học đắt đỏ được dùng để huấn luyện một bộ nội suy nhanh dự đoán các thống kê như phổ công suất vật chất cho các giá trị tham số lân cận.

Câu hỏi nó trả lời: Chúng ta có thể dự đoán cấu trúc cho hàng nghìn lựa chọn tham số chỉ từ vài chục mô phỏng không?

Bỏ qua: Nó chỉ bao phủ dải tham số và thống kê mà nó được huấn luyện.

Chạy trên: khoảng 10^18 FLOPS sơ lược Thiết kế hàng chục lần chạy N vật thể, rồi dự đoán gần như miễn phí Từ: 2010 The Coyote Universe III: simulation suite and precision emulator (2010) [nguồn](https://doi.org/10.1088/0004-637X/713/2/1322)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Bộ mô phỏng học được](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-learned)nền: Trường

### Tổng hợp quần thể sao

Ánh sáng tổng hợp của nhiều thế hệ sao được cộng lại từ các đường tiến hóa sao và quang phổ, để đọc tuổi, khối lượng và lịch sử hình thành sao từ màu sắc của một thiên hà.

Câu hỏi nó trả lời: Hỗn hợp những ngôi sao nào cho một thiên hà màu sắc của nó?

Bỏ qua: Các đường tiến hóa sao và thư viện quang phổ có những bất định riêng, chẳng hạn ở các giai đoạn tiến hóa muộn.

Chạy trên: khoảng 10^9 FLOPS sơ lược tổng hợp phổ chi phí thấp, lặp lại trên một lưới các tuổi và độ kim loại. Từ: 1983 Sự tiến hóa phổ của các thiên hà của Bruzual, các hệ kiểu sớm. [nguồn](https://doi.org/10.1086/161352)

[Quy tắc và trạng thái](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-rules)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Quy tắc

### Tiến hóa hóa học của thiên hà

Sự tích lũy các nguyên tố nặng trong một thiên hà theo thời gian, từ dòng khí chảy vào, sự hình thành sao, cái chết của sao và dòng khí chảy ra, được viết thành một hệ phương trình tốc độ ghép nối.

Câu hỏi nó trả lời: Một thiên hà đã tích lũy sắt và oxy của nó bằng cách nào?

Bỏ qua: Sự trộn và dòng khí được gộp thành vài tham số tự do, nên mô hình khớp số liệu nhưng không dự đoán được.

Chạy trên: khoảng 10^8 FLOPS sơ lược tích phân phương trình tốc độ với chi phí thấp, quét qua các tham số. Từ: 1968 Mô hình tiến hóa của các sao và khí trong thiên hà của Tinsley. [nguồn](https://doi.org/10.1086/149455)

[Động lực học hệ thống](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-system-dynamics)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Quy tắc

### Sự hình thành thiên hà bán giải tích

Các thiên hà được vẽ lên các quầng hợp nhất của một mô phỏng vật chất tối với những quy tắc đơn giản cho làm lạnh, hình thành sao và phản hồi, theo dõi mọi thiên hà với chi phí thấp.

Câu hỏi nó trả lời: Các quầng vật chất tối chứa bao nhiêu thiên hà ở mỗi kích cỡ?

Bỏ qua: Các công thức cho sự hình thành sao và phản hồi được chỉnh tay chứ không suy ra.

Chạy trên: khoảng 10^13 FLOPS sơ lược các quy tắc áp dụng cho hàng triệu cây sáp nhập, chi phí thấp hơn nhiều so với thủy động lực học. Từ: 1993 Sự hình thành thiên hà trong các quầng vật chất tối đang sáp nhập của Kauffmann, White và Guiderdoni. [nguồn](https://doi.org/10.1093/mnras/264.1.201)

[Quy tắc và trạng thái](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-rules)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Mô phỏng vật chất tối tự tương tác

Các hạt vật chất tối được cho phép tán xạ lên nhau, nên lõi quầng dẹt đi và các thiên hà vệ tinh đổi hình dạng, được kiểm tra với quan sát thiên hà.

Câu hỏi nó trả lời: Các hạt vật chất tối có va chạm nhau không, và điều đó có làm mềm lõi thiên hà không?

Bỏ qua: Tiết diện là một con số tự do, và phản hồi baryon có thể bắt chước hoặc che giấu cùng một lõi.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược Các lần chạy N-vật thể có thêm bước tán xạ. Từ: 2000 Vật chất tối tự tương tác yếu và cấu trúc của quầng tối của Yoshida, Springel, White và Tormen. [nguồn](https://doi.org/10.1086/317306)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)nền: Trường

### Mô phỏng vũ trụ học với neutrino có khối lượng

Neutrino có khối lượng nhỏ được thêm vào một lần chạy hình thành cấu trúc dưới dạng hạt hoặc chất lỏng trên lưới, để đo ảnh hưởng của nó lên sự phát triển của mạng lưới vũ trụ.

Câu hỏi nó trả lời: Khối lượng neutrino làm chậm sự phát triển cấu trúc vũ trụ bao nhiêu?

Bỏ qua: Nhiễu nhiệt từ neutrino khiến các sơ đồ hạt bị nhiễu, và khối lượng của chúng cũng chưa được biết.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược các lần chạy N-vật thể thể tích lớn có thêm thành phần neutrino. Từ: 2008 Tác động của chuyển động nhiệt của neutrino lên phổ công suất vật chất phi tuyến của Brandbyge, Hannestad, Haugbølle và Thomsen. [nguồn](https://doi.org/10.1088/1475-7516/2008/08/020)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Hình thành cấu trúc trong hấp dẫn biến đổi

Các lần chạy N-vật thể trong đó lực hấp dẫn lệch khỏi thuyết tương đối rộng ở quy mô lớn, với cơ chế che chắn khôi phục nó ở gần, để kiểm tra vũ trụ về các lực mới.

Câu hỏi nó trả lời: Một thay đổi về trọng lực có để lại dấu vết trong cấu trúc vũ trụ không?

Bỏ qua: Mỗi lý thuyết cần một bộ giải riêng được đo ni đóng giày, và việc sàng lọc rất tốn kém để theo dõi chính xác.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược Các lần chạy N-vật thể giải thêm một phương trình trường phi tuyến ở mỗi bước. Từ: 2008 Oyaizu, tiến hóa phi tuyến của các vũ trụ học f(R), phương pháp luận. [nguồn](https://doi.org/10.1103/physrevd.78.123524)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Dò tia thấu kính yếu qua các vũ trụ mô phỏng

Các tia sáng được dò qua vật chất của một mô phỏng lớn để dự báo hình dạng thiên hà bị méo nhẹ ra sao, nhờ đó hiệu chỉnh được các đợt khảo sát.

Câu hỏi nó trả lời: Hình dạng các thiên hà xa bị vật chất ở giữa làm méo bao nhiêu?

Bỏ qua: Xấp xỉ đa mặt phẳng và độ phân giải hữu hạn làm nhòe những cấu trúc thấu kính nhỏ nhất.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược dò tia qua hàng trăm ảnh chụp N-vật thể. Từ: 2000 Jain, Seljak và White, mô phỏng dò tia về thấu kính yếu bởi cấu trúc quy mô lớn. [nguồn](https://doi.org/10.1086/308384)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Tiến hóa mạng dây vũ trụ

Một mạng các khuyết tật mỏng, bị kéo căng còn sót lại từ một chuyển pha sớm, được cho tiến hóa để xem bao nhiêu vòng và dây dài sống sót và chúng sẽ hấp dẫn ra sao.

Câu hỏi nó trả lời: Các dây vũ trụ, nếu tồn tại, có lắng vào một mẫu hình giữ nguyên bất biến theo tỷ lệ không?

Bỏ qua: Các lần chạy lý thuyết trường không thể đạt tới độ rộng dây thực tế, và chế độ tỷ lệ chỉ được tiếp cận bằng ngoại suy.

Chạy trên: khoảng 10^14 FLOPS sơ lược Mô phỏng Nambu-Goto hoặc lý thuyết trường trong một hộp giãn nở. Từ: 1985 Tiến hóa được tính toán của các dây vũ trụ của Albrecht và Turok. [nguồn](https://doi.org/10.1103/physrevlett.54.1868)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Động lực trường mạng của vũ trụ sơ khai

Các trường vô hướng trên một mạng được tiến hóa qua cuối lạm phát để xem năng lượng của inflaton được truyền thành các hạt trong một vụ bùng nổ cộng hưởng dữ dội như thế nào.

Câu hỏi nó trả lời: Vũ trụ nóng lên thế nào sau lạm phát?

Bỏ qua: Các trường cổ điển thay cho thăng giáng lượng tử, điều chỉ hợp lệ khi các số chiếm đóng còn lớn.

Chạy trên: khoảng 10^13 FLOPS sơ lược các lần chạy trường mạng cổ điển lên đến vài nghìn điểm mỗi cạnh. Từ: 1996 Sự phân rã cổ điển của inflaton do Khlebnikov và Tkachev nghiên cứu. [nguồn](https://doi.org/10.1103/physrevlett.77.219)

[Lý thuyết trường trên mạng](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-lattice)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Dưới nguyên tử

### Lan truyền tia vũ trụ trong thiên hà

Các hạt tích điện từ các siêu tân tinh lang thang trong Thiên Hà dưới sự khuếch tán, mất năng lượng và phản ứng hạt nhân, để dự đoán điều gì đến được Trái Đất và các tia gamma chúng phát ra.

Câu hỏi nó trả lời: Tia vũ trụ khuếch tán qua Ngân Hà ra sao, và chúng để lại gì?

Bỏ qua: Từ trường và phân bố khí của Thiên Hà được làm mượt, nên các hệ số khuếch tán được khớp.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược nghiệm số của một phương trình vận chuyển trên một lưới tham số. Từ: 1998 Sự lan truyền hạt nhân tia vũ trụ trong Thiên Hà của Strong và Moskalenko. [nguồn](https://doi.org/10.1086/306470)

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Mô phỏng vũ trụ học khả vi

Một mô phỏng hạt - lưới về sự lớn lên của cấu trúc được viết sao cho các gradient chảy qua nó, cho phép điều chỉnh trực tiếp điều kiện ban đầu hay các tham số để khớp với các thiên hà quan sát được.

Câu hỏi nó trả lời: Trường mật độ ban đầu và vũ trụ học nào tái tạo được các thiên hà ta thật sự thấy?

Bỏ qua: Sơ đồ hạt-lưới nhanh còn thô ở quy mô nhỏ, nên nó khớp với các cấu trúc lớn nhưng không khớp với bên trong các thiên hà.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược hàng trăm giờ GPU cho mỗi thể tích được khớp. Từ: 2020 FlowPM của Modi và các đồng nghiệp, một bộ giải vũ trụ học hạt-lưới phân tán trên TensorFlow. [nguồn](https://arxiv.org/abs/2010.11847)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Bộ mô phỏng học được](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-learned)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Danh mục và hình ảnh khảo sát bầu trời tổng hợp

Một vũ trụ giả gồm thiên hà, sao và các thiên thể thoáng qua được vẽ ra từ mô phỏng, rồi biến thành ảnh điểm ảnh mà một kính thiên văn khảo sát và quy trình xử lý của nó sẽ ghi lại, với nhiễu, chồng lấn và các hiệu ứng thiết bị.

Câu hỏi nó trả lời: Phần mềm của khảo sát có khôi phục được vũ trụ học thật từ một bầu trời mà ta biết rõ sự thật không?

Bỏ qua: Bầu trời giả chỉ chứa vật lý và hiệu ứng thiết bị mà các tác giả nghĩ đến, nên các sai số hệ thống không lường trước vẫn không lường trước được.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược vài tháng trên một vài suất siêu máy tính để tạo danh mục và hình ảnh. Từ: 2021 Khảo sát bầu trời mô phỏng DC2 của LSST Dark Energy Science Collaboration. [nguồn](https://doi.org/10.3847/1538-4365/abd62c)

[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)[Quá trình ngẫu nhiên](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-stochastic)nền: Trường

### Mô phỏng va chạm và hợp nhất thiên hà

Hai thiên hà được coi là các đĩa sao thử lướt qua nhau dưới tác dụng của trọng lực, để cho thấy đuôi thủy triều, cầu nối và các vụ hợp nhất hình thành ra sao.

Câu hỏi nó trả lời: Những dòng sao dài thấy quanh một số thiên hà có đến từ một lần chạm trán gần trong quá khứ không?

Bỏ qua: Các phiên bản đầu bỏ qua lực hấp dẫn của các ngôi sao lên nhau và lên khí, và bất kỳ sự khớp nào với một cặp thật cũng chỉ là một lịch sử khả dĩ.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược vài giờ đến vài ngày trên một máy trạm cho một vụ sáp nhập độ phân giải cao hiện đại. Từ: 1972 Các phép tính ba vật thể hạn chế của Toomre và Toomre về cầu nối và đuôi thiên hà. [nguồn](https://doi.org/10.1086/151823)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

## Các ngôi sao

### Tiến hóa sao

Một ngôi sao như các lớp vỏ khí lồng nhau, đốt hết nhiên liệu từ lúc sinh ra đến khi thành sao lùn trắng, sao neutron hay lỗ đen.

Câu hỏi nó trả lời: Một ngôi sao khối lượng này sống bao lâu, và nó chết thế nào?

Bỏ qua: Xử lý đối lưu và quay bằng các công thức tham số hóa thay vì giải trực tiếp nhiễu loạn.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược một máy tính xách tay; một đường tiến hóa trọn vẹn mất vài phút. Từ: 1955 Các mô hình tính toán sớm của Hoyle và Schwarzschild về các sao khổng lồ đỏ.

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Siêu tân tinh sụp đổ lõi

Giây cuối cùng của một ngôi sao khối lượng lớn: lõi sụp đổ, neutrino tuôn ra, và một sóng xung kích hoặc xé toạc ngôi sao hoặc chững lại.

Câu hỏi nó trả lời: Cơ chế nào gây ra vụ nổ của một ngôi sao khối lượng lớn?

Bỏ qua: Cơ chế làm sống lại sóng xung kích bị chững vẫn chưa ngã ngũ, và các mô hình khác nhau tùy từng ngôi sao.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược một phần lớn của một siêu máy tính quốc gia, trong nhiều tháng. Từ: 1966 Các mô hình máy tính đầu tiên của Colgate và White về sự sụp đổ lõi.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)nền: Trường

### Hình thành sao

Các đám mây khí lạnh sụp đổ dưới trọng lực thành các cụm sao, với sự hỗn loạn và từ trường đẩy ngược lại.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao các ngôi sao hình thành với phân bố khối lượng như vậy?

Bỏ qua: Chưa thể phân giải cả một đám mây lẫn các thang cực nhỏ nơi một ngôi sao thực sự hình thành.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học hoặc quốc gia, vài tuần cho một đám mây. Từ: 1969 Lần đầu tiên Larson tính ra sự sụp đổ của một đám mây tiền sao.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)nền: Trường

### Dao động của sao

Sóng âm và sóng trọng lực vang qua bên trong một ngôi sao, được tính để dự đoán kiểu nhấp nháy độ sáng mà kính thiên văn sẽ thấy.

Câu hỏi nó trả lời: Sự dao động của một ngôi sao cho ta biết điều gì về bên trong nó?

Bỏ qua: Chỉ các lớp ngoài là được ràng buộc tốt. Phần lõi trong cùng vẫn là vấn đề suy luận, chứ không phải đo trực tiếp.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược một máy tính xách tay; một phổ dao động đầy đủ mất vài phút. Từ: 1975 các mô hình dao động tính toán đời đầu được so với những xung năm phút quan sát được của Mặt Trời.

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Tiến hóa của sao đôi

Hai ngôi sao quay gần nhau đến mức hút khí từ nhau, đổi khối lượng, hợp nhất hoặc kết thúc thành một cặp tàn tích đặc quay quanh nhau.

Câu hỏi nó trả lời: Cặp sao này sẽ kết thúc bằng hợp nhất, một cặp còn sống sót, hay một nguồn sóng hấp dẫn?

Bỏ qua: Sự truyền khối giữa hai ngôi sao vẫn được biểu diễn bằng một bộ nhỏ các công thức có thể chỉnh, chứ không suy ra từ nguyên lý đầu tiên.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược một máy tính xách tay; một quần thể sao đôi tiến hóa trong vài phút. Từ: 1967 các mô hình tính toán đời đầu về chuyển khối giữa các sao đôi gần.

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Khí quyển và quang phổ sao

Ánh sáng thoát ra qua các lớp ngoài của một ngôi sao, tính theo nhiệt độ và thành phần để dự đoán phổ mà kính thiên văn sẽ ghi được.

Câu hỏi nó trả lời: Ngôi sao này được tạo nên từ gì, và bề mặt của nó nóng bao nhiêu?

Bỏ qua: Giả định một bầu khí quyển êm ả, trơn tru, trong khi vết sao và các ô đối lưu thực ra làm bề mặt thật nhám đi.

Chạy trên: khoảng 10^13 FLOPS sơ lược một máy trạm; vài giờ cho mỗi ngôi sao được mô hình hóa. Từ: 1967 các khí quyển mô hình tính toán đời đầu được so với phổ sao đã đo.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Sự tiến hóa hương vị neutrino trong siêu tân tinh

Dòng neutrino dày đặc rời khỏi một ngôi sao đang sụp đổ, được theo dõi khi chúng tán xạ nhau và đổi hương vị, điều ảnh hưởng đến vụ nổ và các nguyên tố được tạo ra.

Câu hỏi nó trả lời: Neutrino đổi hương như thế nào giữa đám đông bên trong một siêu tân tinh?

Bỏ qua: Toàn bộ bài toán quá lớn để giải cùng với vụ nổ, nên vật lý hương vị được xử lý trong các hộp nhỏ, đơn giản hóa.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược các phương trình động học lượng tử ghép đôi trong vài chiều. Từ: 2006 Mô phỏng của Duan, Fuller, Carlson và Qian về sự biến đổi vị neutrino phi tuyến kết hợp trong môi trường siêu tân tinh. [nguồn](https://doi.org/10.1103/physrevd.74.105014)

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Dưới nguyên tử

### Mô phỏng đối lưu bề mặt sao

Các lớp bề mặt sôi của một ngôi sao được tính trong ba chiều cùng với bức xạ, để tái tạo các hạt đối lưu và hình dạng của các vạch quang phổ.

Câu hỏi nó trả lời: Bề mặt một ngôi sao trông thế nào, và các vạch của nó hình thành ra sao?

Bỏ qua: Chỉ một mảng mỏng được mô hình hóa, và các lớp sâu bên dưới được áp đặt từ các mô hình sao một chiều.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược thủy động lực học bức xạ ba chiều của một mảng bề mặt. Từ: 1998 Các mô phỏng đối lưu hạt trên Mặt Trời của Stein và Nordlund. [nguồn](https://doi.org/10.1086/305678)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Tiến hóa vỏ chung

Một ngôi sao đặc xoắn ốc vào bên trong các lớp ngoài phồng to của sao đồng hành, đẩy khí ra hoặc hợp nhất, được tính bằng thủy động lực học để xem những cặp sao đôi gần nào sống sót.

Câu hỏi nó trả lời: Ngôi sao xoắn ốc có đẩy lớp vỏ ra hay hợp nhất với lõi không?

Bỏ qua: Các lần chạy kéo dài ít hơn nhiều so với sự kiện thật và không thể làm nguội khí, nên khoảng cách cuối cùng vẫn bất định.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược các lần chạy thủy động lực học ba chiều trong vài quỹ đạo. Từ: 1996 Mô phỏng thủy động lực học của Rasio và Livio cho các hệ vỏ chung. [nguồn](https://doi.org/10.1086/177975)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Tổng hợp quần thể sao đôi

Hàng triệu sao đôi được tiến hóa bằng quy tắc nhanh cho truyền khối, thủy triều và cú đá siêu tân tinh, để dự đoán một thiên hà chứa bao nhiêu vụ sáp nhập, sao tân tinh và nguồn sóng hấp dẫn.

Câu hỏi nó trả lời: Một thiên hà tạo ra bao nhiêu hệ đôi lỗ đen và sao neutron?

Bỏ qua: Các công thức khớp nhanh thay cho mô hình sao chi tiết, nên các kết cục hiếm phụ thuộc vào quy tắc giả định.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược hàng triệu sao đôi được tiến hóa bằng các hàm khớp giải tích. Từ: 2002 Hurley, Tout và Pols, sự tiến hóa nhanh của các sao đôi có tính đến thủy triều, cho các nghiên cứu quần thể. [nguồn](https://doi.org/10.1046/j.1365-8711.2002.05038.x)

[Quy tắc và trạng thái](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-rules)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)[Quá trình ngẫu nhiên](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-stochastic)nền: Trường

### Tia phụt collapsar và vụ nổ tia gamma

Một ngôi sao khối lượng lớn sụp đổ thành lỗ đen và đẩy một tia phụt xuyên qua lớp vỏ sao, được tính bằng thủy động lực học tương đối tính để xem một vụ bùng nổ có thoát ra được không.

Câu hỏi nó trả lời: Một tia phụt từ một ngôi sao sụp đổ có thể bùng ra để tạo thành một vụ nổ tia gamma không?

Bỏ qua: Việc phóng tia phun được áp đặt bằng tay, vì động cơ trung tâm quá nhỏ và quá nhanh để theo dõi cùng với lớp vỏ.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược từ đối xứng trục đến thủy động lực học tương đối tính ba chiều. Từ: 1999 MacFadyen và Woosley, mô phỏng collapsar cho các vụ nổ tia gamma và vụ nổ trong siêu tân tinh thất bại. [nguồn](https://doi.org/10.1086/307790)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Mạng phản ứng hóa học thiên văn

Hàng trăm phản ứng pha khí và bề mặt hạt được tích phân trong một đám mây liên sao lạnh để dự đoán những phân tử nào hình thành và chúng cạn đi ra sao khi các ngôi sao bắt đầu ngưng tụ.

Câu hỏi nó trả lời: Những phân tử nào hình thành trong một đám mây lạnh, và nhanh đến đâu?

Bỏ qua: Nhiều hệ số tốc độ chỉ được đo ở nhiệt độ phòng hoặc chỉ là phỏng đoán.

Chạy trên: khoảng 10^8 FLOPS sơ lược các phương trình tốc độ cứng cho hàng nghìn loài, chi phí thấp cho mỗi đám mây. Từ: 1973 Mô hình của Herbst và Klemperer về sự hình thành và cạn kiệt phân tử trong các đám mây liên sao đặc. [nguồn](https://doi.org/10.1086/152436)

[Động lực học hệ thống](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-system-dynamics)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Phân tử

### Nhiễu loạn có từ trường trong không gian liên sao

Một khối khí nén được, có từ tính, bị khuấy trong một hộp tuần hoàn để tìm xem sự hỗn loạn mất năng lượng nhanh đến đâu, điều quyết định các đám mây sụp đổ thành sao nhanh thế nào.

Câu hỏi nó trả lời: Nhiễu loạn trong khí liên sao tắt dần nhanh đến mức nào?

Bỏ qua: Sự tiêu tán số thay cho vật lý quy mô nhỏ thật, và hộp không có thành hay hấp dẫn.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược các lần chạy MHD ba chiều ở độ phân giải cao. Từ: 1998 Sự tiêu tán trong nhiễu loạn từ thủy động lực học nén được của Stone, Ostriker và Gammie. [nguồn](https://doi.org/10.1086/311718)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

## Hành tinh và quỹ đạo

### Sự hình thành hành tinh

Bụi trong đĩa quanh một ngôi sao non dính lại thành sỏi, các tiền hành tinh và cuối cùng là các hành tinh.

Câu hỏi nó trả lời: Một đĩa bụi trở thành hệ mặt trời bằng cách nào?

Bỏ qua: Bước từ viên sỏi lên vi hành tinh, rộng hàng kilômét, vẫn là giả định nhiều hơn là suy ra.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học, vài ngày đến vài tuần cho một đĩa. Từ: 1978 Những lần chạy số đầu tiên của Greenberg và các đồng nghiệp về sự tích tụ vi hành tinh.

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Cơ thể

### Động lực học quỹ đạo

Các hành tinh kéo nhau qua hàng tỷ năm, cùng các tiểu hành tinh và sao chổi luồn giữa chúng.

Câu hỏi nó trả lời: Hệ Mặt Trời có ổn định không, và tiểu hành tinh này có va vào gì không?

Bỏ qua: Hỗn loạn nghĩa là một sai số làm tròn nhỏ xíu có thể lật đáp án sau đủ lâu.

Chạy trên: khoảng 10^13 FLOPS sơ lược một máy tính để bàn; hàng tỷ năm gói gọn trong vài ngày. Từ: 1988 Orrery số của Sussman và Wisdom đã tìm ra sự hỗn loạn trong quỹ đạo của sao Diêm Vương.

[Chạy mô hình tương tác](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/run#toy-threebody)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Cơ thể

### Khí quyển hành tinh và ngoại hành tinh

Các mô hình khí hậu được điều chỉnh cho những thế giới khác: khí khác, trọng lực, tự quay và ánh sáng sao khác.

Câu hỏi nó trả lời: Liệu nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh này không?

Bỏ qua: Áp các tham số hóa mây và hóa học đã hiệu chuẩn theo Trái Đất lên những bầu khí quyển có thể hành xử rất khác.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học, vài ngày cho mỗi năm hành tinh mô phỏng. Từ: 1969 Mô hình hoàn lưu chung đầu tiên cho sao Hỏa của Leovy và Mintz.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Cấu trúc bên trong hành tinh và dynamo

Đá hoặc kim loại nóng đối lưu sâu bên trong một hành tinh, được mô hình hóa để xem nó có tạo ra từ trường không và nhiệt thoát ra bề mặt bằng cách nào.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao hành tinh này có từ trường, còn một hành tinh khác cùng cỡ thì không?

Bỏ qua: Chạy ở độ nhớt và tốc độ quay nhẹ nhàng hơn nhiều so với lõi hành tinh thật, rồi được mở rộng theo giả định.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược một cụm máy quốc gia, vài tuần cho một mô hình bên trong. Từ: 1995 các mô hình máy tính ba chiều đời đầu về dynamo địa chất tạo ra từ trường Trái Đất.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Va chạm tạo miệng hố

Một tiểu hành tinh hay sao chổi va vào một hành tinh, được mô hình hóa từ sóng xung kích qua lòng đất đến hố va chạm, mảnh vụn và các hiệu ứng khí hậu còn lại.

Câu hỏi nó trả lời: Miệng hố lớn cỡ nào, và thiệt hại bao nhiêu, nếu vật va chạm này rơi xuống?

Bỏ qua: Độ bền và cấu trúc bên trong của vật va chạm thường được suy ra chỉ từ kích thước và tốc độ của nó.

Chạy trên: khoảng 10^14 FLOPS sơ lược một máy trạm hoặc cụm máy nhỏ, vài giờ cho mỗi kịch bản va chạm. Từ: 1980 các mô phỏng hydrocode đời đầu về hố va chạm, được thúc đẩy bởi giả thuyết khủng long tuyệt chủng.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)nền: Cơ thể

### Phát hiện và đặc trưng hóa ngoại hành tinh

Độ mờ đi hoặc dao động mà một hành tinh gây ra trong ánh sáng sao của nó, được tính để so sánh với dữ liệu kính thiên văn thật và rút ra kích thước và quỹ đạo của nó.

Câu hỏi nó trả lời: Vết giảm độ sáng đó có thật là một hành tinh không, và nếu có thì nó lớn cỡ nào?

Bỏ qua: Vết đen sao và độ nhiễu của sao có thể bắt chước tín hiệu hành tinh sát đến mức đánh lừa được một cuộc tìm kiếm tự động.

Chạy trên: khoảng 10^13 FLOPS sơ lược một máy trạm; vài phút đến vài giờ cho mỗi tín hiệu ứng viên. Từ: 1984 các mô hình đường cong ánh sáng tính toán đời đầu dùng để lên kế hoạch cho những cuộc tìm kiếm ngoại hành tinh đầu tiên.

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)nền: Cơ thể

### Mô phỏng va chạm khổng lồ

Thủy động lực học hạt trơn của hai thiên thể cỡ hành tinh va chạm nhau, theo dõi phần nóng chảy và mảnh vỡ có thể tụ lại thành một mặt trăng.

Câu hỏi nó trả lời: Liệu một vụ va chạm giữa các hành tinh non có thể đã tạo ra Mặt Trăng không?

Bỏ qua: Kết quả phụ thuộc vào phương trình trạng thái và vào độ quay cùng góc ban đầu được giả định.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược Hàng triệu hạt SPH với phương trình trạng thái thực tế Từ: 2001 Origin of the Moon in a giant impact near the end of Earth's formation (2001) [nguồn](https://doi.org/10.1038/35089010)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Tổng hợp quần thể hành tinh

Các mô hình hình thành hành tinh bán giải tích nhanh được chạy cho hàng nghìn hệ mô phỏng để tạo ra một quần thể thống kê rồi so với các khảo sát ngoại hành tinh.

Câu hỏi nó trả lời: Hỗn hợp khối lượng và quỹ đạo hành tinh nào mà một lý thuyết hình thành cho trước dự đoán?

Bỏ qua: Mỗi hệ là một mô hình một chiều đơn giản hóa, không phải một lần chạy thủy động lực học đầy đủ.

Chạy trên: khoảng 10^14 FLOPS sơ lược Hàng nghìn lần chạy đĩa một chiều chi phí thấp Từ: 2004 Toward a deterministic model of planetary formation I (2004) [nguồn](https://doi.org/10.1086/381724)

[Quá trình ngẫu nhiên](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-stochastic)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Truy xuất khí quyển ngoại hành tinh

Một khí quyển mô hình chạy hàng nghìn lần so với một phổ truyền qua hoặc phát xạ để suy ra nhiệt độ và độ phong phú phân tử.

Câu hỏi nó trả lời: Không khí của một hành tinh xa xôi được tạo nên từ gì?

Bỏ qua: Các mô hình một chiều được khớp với dữ liệu chất lượng hạn chế, nên nghiệm suy biến rất phổ biến.

Chạy trên: khoảng 10^12 FLOPS sơ lược hàng triệu lần đánh giá phổ trong một bộ lấy mẫu Bayes. Từ: 2009 Phương pháp truy xuất nhiệt độ và độ phong phú cho khí quyển ngoại hành tinh của Madhusudhan và Seager. [nguồn](https://doi.org/10.1088/0004-637x/707/1/24)

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)nền: Phân tử

### Mô hình khí hậu vùng có thể ở được

Một mô hình khí hậu một chiều của một hành tinh đá ở những khoảng cách khác nhau với ngôi sao của nó, cân bằng ánh sáng sao, khí nhà kính và mây để tìm nơi nước lỏng có thể tồn tại.

Câu hỏi nó trả lời: Một hành tinh có thể ở cách ngôi sao của nó bao xa mà vẫn giữ được nước lỏng?

Bỏ qua: Một cột không thể biểu diễn mây hay tương phản ngày đêm, nên các mép của vùng thay đổi theo mô hình ba chiều.

Chạy trên: khoảng 10^6 FLOPS sơ lược một cột bức xạ - đối lưu một chiều, đủ nhẹ cho một máy tính xách tay. Từ: 1993 Các vùng ở được quanh sao dãy chính của Kasting, Whitmire và Reynolds. [nguồn](https://doi.org/10.1006/icar.1993.1010)

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Sự hình thành vi hành tinh qua bất ổn định dòng

Các hạt bụi trong đĩa khí vón lại thành các vật thể cỡ kilômét đầu tiên, được mô phỏng bằng hạt và khí để xem sự hỗn loạn có thể tập trung chúng đủ để sụp đổ không.

Câu hỏi nó trả lời: Những viên sỏi kết tụ thành các khối xây dựng hành tinh đầu tiên bằng cách nào?

Bỏ qua: Những hộp nhỏ bao phủ một mảng của đĩa, và kích thước hạt nằm trong một khoảng hẹp.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược các lần chạy hộp cục bộ ba chiều với hàng trăm triệu hạt. Từ: 2007 Sự hình thành nhanh các vi hành tinh trong đĩa quanh sao rối của Johansen và các đồng nghiệp. [nguồn](https://doi.org/10.1038/nature06086)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Tương tác hành tinh-đĩa và di cư

Một hành tinh nằm trong đĩa khí nó hình thành từ đó, đĩa kéo ra một vệt xoắn ốc làm nó dịch vào trong hoặc ra ngoài.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao các hành tinh di chuyển khỏi nơi chúng hình thành?

Bỏ qua: Tốc độ di cư nhạy với nhiệt động lực học và độ nhớt của đĩa, vốn được biết rất kém.

Chạy trên: khoảng 10^14 FLOPS sơ lược chạy đĩa thủy động lực học qua hàng nghìn vòng quỹ đạo. Từ: 2000 Mô phỏng thủy động lực học của Kley về sự di cư của một hệ tiền hành tinh. [nguồn](https://doi.org/10.1046/j.1365-8711.2000.03495.x)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

## Hấp dẫn cực đoan và plasma không gian

### Sự hợp nhất của các lỗ đen

Các phương trình Einstein được giải trực tiếp khi hai lỗ đen xoắn ốc lại gần nhau, tạo ra tín hiệu sóng hấp dẫn mà các máy dò lắng nghe.

Câu hỏi nó trả lời: Ta sẽ thấy dạng sóng nào từ hai lỗ đen có những khối lượng này?

Bỏ qua: Phần nhỏ cuối cùng của một giây trước khi hợp nhất vẫn cần các phép gần đúng mà không máy tính nào giải hoàn toàn.

Chạy trên: khoảng 10^16.5 FLOPS sơ lược một cụm máy lớn, vài tuần cho một dạng sóng. Từ: 1964 Lần đầu tiên Hahn và Lindquist tính ra vụ va chạm trực diện của hai lỗ đen.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Đĩa bồi tụ và tia phụt

Khí nhiễm từ xoáy vào một lỗ đen, nóng lên và phóng ra các tia phun kéo dài hàng nghìn năm ánh sáng.

Câu hỏi nó trả lời: Làm sao một lỗ đen chiếu sáng hơn cả thiên hà quanh nó?

Bỏ qua: Không thể theo dõi đĩa xuống đến thang của chính lỗ đen và cả thiên hà rộng lớn hơn cùng lúc.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược một cụm máy lớn, vài tuần cho một lần chạy đĩa toàn cầu. Từ: 1991 Các mô phỏng của Balbus và Hawley làm lộ ra bất ổn định từ - quay.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Thời tiết không gian

Gió mặt trời và các vụ phun trào từ Mặt Trời đập vào từ trường Trái Đất.

Câu hỏi nó trả lời: Cơn bão Mặt Trời này có làm hỏng vệ tinh hay lưới điện không, và khi nào nó đến?

Bỏ qua: Dự đoán thời điểm một vụ phun trào đến với độ chính xác vừa phải, và cường độ của nó với độ chính xác thấp hơn đáng kể.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược cụm máy của một trung tâm dự báo quốc gia, chạy nhiều lần mỗi ngày. Từ: 1978 các mô phỏng MHD toàn cầu đời đầu về gió Mặt Trời va vào từ trường Trái Đất.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)nền: Trường

### Sáp nhập sao neutron

Hai sao neutron xoắn vào nhau rồi va chạm, được theo dõi đồng thời qua phương trình Einstein và vật lý hạt nhân để xem mảnh vỡ và ánh sáng nào bị văng ra.

Câu hỏi nó trả lời: Vụ hợp nhất này có tạo ra lỗ đen không, và có rèn nên các nguyên tố nặng tìm thấy trên Trái Đất không?

Bỏ qua: Vật lý hạt nhân của vật chất đặc đến mức này vẫn chưa được biết đầy đủ, nên thành phần của mảnh vỡ mang một mức bất định thật sự.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược một phần lớn của một siêu máy tính quốc gia, trong nhiều tuần. Từ: 1990 các mô phỏng thủy động lực học tương đối tính đời đầu về các sao neutron va chạm.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Từ quyển sao xung

Từ trường và plasma xoáy quanh một sao neutron đang quay, được tính để xem nó phát chùm sóng vô tuyến và hạt năng lượng cao ra không gian như thế nào.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao chùm tia của một pulsar quét qua đường ngắm theo chu kỳ, và điều gì quyết định hình dạng của nó?

Bỏ qua: Plasma ngay trên bề mặt sao, nơi chùm tia thật sự hình thành, vẫn còn ít được hiểu về mặt vật lý.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học, vài ngày cho mỗi mô hình từ quyển. Từ: 1999 các mô phỏng toàn cầu đời đầu về từ trường quay của một sao xung.

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Bên trong Mặt Trời và dynamo

Plasma nóng đối lưu và quay bên trong Mặt Trời, được mô hình hóa để xem nó cuộn từ trường lên thành chu kỳ vết đen mười một năm như thế nào.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao hoạt động từ của Mặt Trời tăng giảm theo chu kỳ mười một năm?

Bỏ qua: Chưa thể tái tạo đáng tin chu kỳ và biên độ của chu trình mà không chỉnh mô hình về phía các giá trị quan sát.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược một cụm máy quốc gia, vài tuần cho một chu kỳ mô phỏng. Từ: 1983 các mô phỏng đối lưu ba chiều đời đầu về bên trong Mặt Trời.

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Ngân hàng mẫu sóng hấp dẫn từ thuyết tương đối số

Hàng trăm đến hàng nghìn vụ sáp nhập lỗ đen mô phỏng trải dài các tỷ lệ khối lượng và độ quay, được hiệu chỉnh thành các mô hình dạng sóng mà máy dò đối chiếu với dữ liệu.

Câu hỏi nó trả lời: Tín hiệu của một vụ hợp nhất lỗ đen bất kỳ trông ra sao?

Bỏ qua: Các danh mục thưa trong không gian tham số, nên các mô hình dạng sóng giữa chúng là sự khớp chứ không phải mô phỏng.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược hàng nghìn lần chạy hợp nhất, mỗi lần vài tuần trên một cụm máy tính. Từ: 2013 Danh mục 174 mô phỏng lỗ đen đôi cho thiên văn sóng hấp dẫn của Mroue và các đồng nghiệp. [nguồn](https://doi.org/10.1103/physrevlett.111.241104)

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Các thử thách dữ liệu giả lập sóng hấp dẫn

Dữ liệu máy dò mô phỏng với nhiều nguồn được tiêm vào và nhiễu thực tế, dùng để kiểm tra xem các quy trình phân tích có khôi phục được tín hiệu thiên văn ẩn bên trong không.

Câu hỏi nó trả lời: Một quy trình phân tích có thể tìm và đo mọi nguồn chìm trong nhiễu không?

Bỏ qua: Nhiễu được lý tưởng hóa và quần thể nguồn được tiêm vào được giả định, nên thiếu những phức tạp của dữ liệu thật.

Chạy trên: khoảng 10^14 FLOPS sơ lược nhiều luồng dữ liệu dài với hàng nghìn nguồn chồng lên nhau. Từ: 2006 The Mock LISA Data Challenges, những thử nghiệm mù đầu tiên của cộng đồng về phân tích sóng hấp dẫn từ không gian. [nguồn](https://doi.org/10.1063/1.2405108)

[Quá trình ngẫu nhiên](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-stochastic)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Quy tắc

### Mô phỏng từ quyển và bùng phát của sao từ

Từ trường xoắn bên ngoài một magnetar, sao neutron có từ trường mạnh nhất từng biết, được theo dõi khi nó tích ứng suất, tái nối và giải phóng các vụ bùng sáng.

Câu hỏi nó trả lời: Từ trường xoắn của một sao neutron thổi bùng năng lượng thành một vụ bùng phát như thế nào?

Bỏ qua: Vật lý không lực quên quán tính của plasma và sự sinh cặp thúc đẩy các vụ bùng phát thật.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược các lần chạy không lực tương đối tính trên một cụm máy. Từ: 2012 Mô phỏng của Parfrey, Beloborodov và Hui về từ quyển sao từ xoắn và tái kết nối. [nguồn](https://doi.org/10.1088/2041-8205/754/1/l12)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Dựng hình bóng và ảnh của lỗ đen

Các tia sáng được dò qua không-thời gian cong quanh một lỗ đen và khí nóng của nó để dự đoán hình ảnh dạng vòng mà kính thiên văn sẽ thấy.

Câu hỏi nó trả lời: Đám khí phát sáng quanh một lỗ đen trông thế nào từ Trái Đất?

Bỏ qua: Mô hình khí là một phỏng đoán xử lý hậu kỳ, nên hình ảnh phụ thuộc vào nhiệt độ electron và từ trường được giả định.

Chạy trên: khoảng 10^15 FLOPS sơ lược dò tia qua hàng nghìn ảnh chụp mô phỏng bồi tụ. Từ: 2000 Hình ảnh mô phỏng của Falcke, Melia và Agol về bóng của lỗ đen ở trung tâm Thiên Hà. [nguồn](https://doi.org/10.1086/312423)

[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Sao bị lỗ đen xé toạc bởi lực thủy triều

Một ngôi sao bị một lỗ đen khối lượng lớn xé ra, mảnh vụn của nó bị kéo thành một dòng rơi ngược lại và bừng sáng, được tính bằng thủy động lực học.

Câu hỏi nó trả lời: Bao nhiêu phần của ngôi sao bị xé nát rơi vào lỗ đen, và vụ bùng sáng rực đến đâu?

Bỏ qua: Bức xạ làm cho vụ bùng sáng nhìn thấy được chỉ được tính gần đúng, nên đường cong ánh sáng là suy ra chứ không mô phỏng từ đầu đến cuối.

Chạy trên: khoảng 10^16 FLOPS sơ lược các lần chạy hạt trơn hoặc lưới có xử lý bằng thuyết tương đối rộng. Từ: 1989 Mô phỏng thủy động lực học của Evans và Kochanek về việc một ngôi sao bị lỗ đen khối lượng lớn xé bởi thủy triều. [nguồn](https://doi.org/10.1086/185567)

[Hạt và N vật thể](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-particles)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Truyền bức xạ trong kilonova

Đám mây sáng của mảnh vỡ nguyên tố nặng từ vụ hợp nhất hai sao neutron, được mô hình hóa với gia nhiệt phóng xạ và truyền bức xạ để dự đoán ánh sáng và màu sắc của nó.

Câu hỏi nó trả lời: Ánh hậu quang của một vụ sáp nhập sao neutron sáng và đỏ đến mức nào?

Bỏ qua: Độ mờ của các nguyên tố nặng nhất dựa trên dữ liệu nguyên tử chưa đầy đủ và chi phối độ bất định của màu sắc dự đoán.

Chạy trên: khoảng 10^14 FLOPS sơ lược truyền bức xạ Monte Carlo đa chiều với dữ liệu độ mờ nguyên tử. Từ: 2010 Mô hình của Metzger và các đồng nghiệp về các tín hiệu đối ứng điện từ chạy bằng phân rã phóng xạ quá trình r. [nguồn](https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2010.16864.x)

[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)nền: Trường

### Mô hình hóa vành đai bức xạ

Các electron và proton năng lượng cao bị giữ trong từ trường quanh một hành tinh, di chuyển do khuếch tán, bơm vào và mất đi, để dự đoán mối nguy cho vệ tinh.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao các vành bức xạ bị giữ phồng lên và xả ra trong các cơn bão từ?

Bỏ qua: Tốc độ khuếch tán sóng-hạt được tham số hóa từ các phép đo hạn chế, một nguồn sai số chính.

Chạy trên: khoảng 10^13 FLOPS sơ lược các lần chạy khuếch tán ba chiều trong các khoảng thời gian của cơn bão. Từ: 1995 Mô hình ba chiều của Beutier và Boscher về vành đai bức xạ electron. [nguồn](https://doi.org/10.1029/94ja03066)

[Trường liên tục](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-continuum)[Phương trình vi phân](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-equations)nền: Trường

### Suy luận thần kinh cho sóng hấp dẫn

Một mạng nơ-ron được huấn luyện trên hàng triệu tín hiệu hợp nhất mô phỏng trong nhiễu máy dò tổng hợp để gần như tức thì đưa ra khối lượng, spin và khoảng cách có khả năng nhất của một sự kiện mới.

Câu hỏi nó trả lời: Có thể suy ra các đặc tính của một vụ hợp nhất lỗ đen trong vài giây, đủ sớm để hướng kính thiên văn tới nó không?

Bỏ qua: Nó chỉ tốt bằng mô hình dạng sóng và nhiễu mà nó được huấn luyện, và những tín hiệu bất thường có thể nằm ngoài những gì nó đã học.

Chạy trên: khoảng 10^17 FLOPS sơ lược hàng tuần huấn luyện GPU trên các dạng sóng mô phỏng. Từ: 2021 Ước lượng hậu nghiệm nơ-ron của Dax và các đồng nghiệp cho các sự kiện sóng hấp dẫn. [nguồn](https://arxiv.org/abs/2106.12594)

[Bộ mô phỏng học được](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-learned)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/methods#m-monte-carlo)nền: Trường

[◂ Vật lý cơ bản](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/fundamental-physics)[Trái Đất và khí hậu ▸](https://simulation-hypothesis.com/vi/simulations/earth-climate)