科学家盒子中重现宇宙大爆炸 或揭时间方向之迷

据《连线》杂志报道，第一台大爆炸台式电脑仍在马里兰大学的工作台上。但是没有必要恐慌。这个20微米的装置只是用来模拟大爆炸中时间和光的行为，而不是爆炸本身。也许在未来的某一天，这种设备可以帮助解释为什么时间只能朝一个方向走。物理学家伊戈尔·斯莫尔亚尼诺在提交给《物理评论快报》的一篇论文中描述了这个模型。他说，“我们已经根据简单的实验几何原理完成了时空膨胀的重建。”斯摩亚尼诺和于是马里兰大学的电气工程师。他们使用被称为“超材料”的外来材料来制造大爆炸的模型。这种不寻常的材料通过使用不同材料的交替薄片来扭曲光线。

研究人员建议使用各向异性介质来弯曲物体(如斗篷)周围的光线，将一个物体伪装成另一个物体，并创造出一个完美的透镜。

几年前，物理学家意识到各向异性介质也可以模拟天文现象，比如绕恒星运行的行星和被黑洞捕获的光线。在实验室建立一个玩具般的宇宙，帮助物理学家进行实验，否则在空间和时间上是不可能的。利用斯莫雅尼诺的装置，研究人员可以研究物理学中长期存在的问题，即时间上的热力学箭头问题。除了热力学第二定律之外，无论时间向前还是向后，大多数物理定律都可以正常应用。它决定了尽管时间会增加，但混乱会加剧。这就是为什么人们不能在年龄上倒退。

另一个例外是“宇宙时间之箭”，它从大爆炸指向宇宙膨胀的方向。它可能与热力学箭头有关，并指向宇宙最终的热寂。但是如果有一天宇宙在“大崩溃”中崩溃，箭头的方向也可能会逆转。研究人员曾经说过，“尽管人们普遍认为统计与宇宙时间箭头有关，但我们不能重复大爆炸并在实验中证明这种关系。”但是，如果我们使用各向异性介质爆炸的实验台，那么这种验证是可以进行的。为了建造一个桌面宇宙大爆炸装置，研究人员用丙烯酸和黄金撞击黄金顶部的激光来激发称为等离子体的*电子波。等离子体穿过各向异性介质的平面路径符合大尺度粒子穿过闵可夫斯基空间的平面路径的数学描述，包括空间和时间维度。因此，各向异性介质大爆炸模型中的光路代表了粒子在空间和时间中的寿命，这就是物理学家所说的“世界线”。

当研究人员用绿色激光照射各向异性介质时，他们看到单个粒子扩展成等离子体三角形，因此“玩具大爆炸模型”扩展了“世界线”的宇宙含义。由于各向异性介质是不完美的，光线在传播过程中会相互作用并相互扭曲。斯摩亚尼诺说这是熵的粗略模型，它代表了时间热力学的箭头。“世界线”代表宇宙之箭的模型。在各向异性介质模型中，箭头指向相同的方向。