千年模拟，数值宇宙
2005年6月2日出版的Nature杂志以马克斯·普朗克学会的一项宇宙学数值模拟研究成果为封面。这是有史以来规模最大的一次N体模拟研究，参与计算的粒子总数达到了100亿之巨，总质量8.6 x 108倍于太阳。这一数目比之前的类似研究大了一个数量级，因而被称作“千年模拟（Millennium Simulation）”。计算时使用了马普学会计算中心IBM p690超级计算机的512个处理器，连续运转了1个多月，得出了25TB数据。
一方面由于方程的高度复杂，另一方面也因为计算机的快速发展，数值模拟在宇宙学中发挥的作用越发重要，由此在计算机中构筑的数值宇宙也成为理论研究的重要依据。千年模拟是当前数值模拟的登峰造极之作，它研究的尺度是20亿光年见方的空间，其中共有2000万个星系。它采用的计算模型仍是传统的无碰撞N体系统在自引力作用下的演化，并对算法作了专门的优化（据系里一位搞数值模拟的老师说，该工作采用的基本算法应该就是Tree算法，不过还没见到原始文章，不敢肯定）。足够的粒子数目与巨大的空间尺度使它成为了检验有关星系形成的冷暗物质理论的独特依据。
这项工作的目的之一是为了了解特大质量黑洞的诞生与演化过程。斯隆数字巡天计划曾发现过很多遥远而明亮的类星体，在它们的中心有着10亿倍与太阳的黑洞，诞生于宇宙的年龄仅仅是现在的1/10的时候。这一观测事实困扰了很多天文学家。而千年模拟确认，在宇宙年龄只有几亿年的时候，已经有这样的特大质量黑洞诞生了，这些黑洞的宿主星系最后就演化成了如今最大的星系团中最大的星系。另外，宇宙微波背景辐射的温度起伏图样也被模拟了出来，这样的起伏被认为与宇宙早期物质分布有关，模拟的结果帮助天文学家研究宇宙的时空结构和暗物质的本质。
模拟结果之一：宇宙中暗物质在不同尺度上的分布（Credit: Springel et al. 2005）
模拟结果之二：宇宙中的星系团（Credit: Springel et al. 2005）
模拟结果之三：宇宙中某一区域的引力势能随时间变化的几率（图片提供：Max-Planck-Institute for Astrophysics）
同时，千年模拟也向理论工作者提出了挑战，比如由它得出的星系亮度只是观测亮度的十分之一，也就是说，为解决这一矛盾，人们需要新的星系理论。
目前这一项目仍在进行中。这里有千年模拟的简要介绍，模拟得出的部分图象和动画（文件超大，下载者需慎重）结果见http://www.mpa-garching.mpg.de/galform/press/。具体情况可参考Nature杂志的报道。
