لم يكن الكون المبكر يشبه بركة هادئة، بل قدرًا يغلي. كانت المادة فيه تتدفق وتتصادم وتتشكل في دوامات — وكل ذلك على خلفية تمدد سريع للفضاء نفسه. لفهم كيف وُلدت النجوم والمجرات من هذا الحساء الساخن، يبني الفيزيائيون محاكاة رقمية — نماذج حاسوبية تعيد إنتاج العمليات الفيزيائية وفقًا لقوانين النظرية.
العمل الجديد هو الجزء الثالث من سلسلة حول طرق النمذجة الشبكية للكون، حيث يُقسَّم الزمكان إلى شبكة منفصلة لإجراء الحسابات العددية. كان الجزءان الأولان مخصصين للحقول، أما هذا الجزء فيركز على السوائل. يشرح المؤلفون خطوة بخطوة كيفية ترجمة قوانين تدفق السوائل إلى لغة الشبكة الحاسوبية عندما لا تكون المسرح — الكون المتوسع — ثابتة. يدرسون أربعة سيناريوهات: سائل مثالي بدون احتكاك، وسائل لزج، وسائل مختلط بحقول أخرى، وسائل يتبادل الطاقة مع حقول قياسية — وهي حقول لها في كل نقطة من الفضاء قيمة واحدة فقط، مثل درجة الحرارة في الغرفة.
أهم إنجاز هندسي هو الخوارزميات التي لا تفقد دقتها عند تمدد الفضاء. إنها تحافظ على تماثلات النظرية حتى دقة الآلة، أي على مستوى أخطاء التقريب في الحاسوب، وهذا أمر حاسم عند حساب، على سبيل المثال، نشوء الموجات الثقالية. هذه الموجات — تموجات في نسيج الزمكان — كان يجب أن تنشأ من العمليات المضطربة في الكون المبكر، والآن يمكن حسابها بدقة، مع مراعاة جميع تأثيرات السوائل.
هكذا يصبح القدر الرقمي أكثر واقعية. سيتمكن العلماء من النظر إلى العصور التي كان عمر الكون فيها أقل من ثانية، ورؤية كيف تركت التدفقات الأولى للمادة آثارًا وصلت إلى كواشفنا اليوم.
في الكون المبكر، كانت المادة شديدة الحرارة والكثافة لدرجة أن النيوترونات والبروتونات لم تكن قادرة على الوجود — كان كل شيء «حساء» من الكواركات والغلوونات، يتدفق تقريبًا بدون احتكاك.