物理學家在馬裏蘭州一實驗室模擬時間終結

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【《科學美國人》月刊網站7月28日文章】(作者喬治‧馬瑟)　　去年9月，我在《科學美國人》上發表的一篇文章談到時間終結意味著什麼———世界可能會如何停止按照先原因後結果的順序單向發展，時間可能化為空間的另一維度。上周，實驗人員宣布，他們在實驗室中模擬了這樣一場短暫的災難。

　　馬裏蘭大學的伊戈爾‧斯莫利亞尼諾夫和同事們的研究成果是間接的，也就是對模擬的模擬。他們並未讓我們所知的時間戛然而止，而是創造出物理學家常畫的時空圖表的實驗版。在這些圖表上，按傳統，縱軸是時間。線條代表運動的物體。這裏採用新的幾何規則，以確保任何物體都超不過光速。斯莫利亞尼諾夫的小組事實上構建了一張復合圖：下半截是“時空”，上半截是“空空”。在中間，縱軸突然從時間變成空間，幾何規則恢復為通常的歐幾裏得形式，其樂趣在于弄清楚物質在那個交點發生了什麼變化。

　　這一模型忠實地復制了時空，原因在于一個不同尋常的情況：那個基于愛因斯坦相對論的描述時空的方程在數學上與描述普通液體和固體係統的方程相同。科學家常常使用比喻，但這一回比喻不僅是比較，而是一個精確的模型。

　　斯莫利亞尼諾夫和同事們利用等離子體激光設計了這種模擬。等離子體激光是光的二維形式，在金屬和絕緣體之間的界面運動。他們創造出一種超材料，這種材料具有自然界中見不到的光學特性。他們給這種金屬涂上很多丙烯酸條，並利用不同的寬度和間隔改變介質的電容率。

　　為了造成時間終結的效果，斯莫利亞尼諾夫和同事們調整丙烯酸條的間隔，使實際電容率從負變成正。他們發現，等離子體激光的強度大大加強，引起非線性效應，這一效應相當于在時空中創造粒子。簡而言之，物質在時間的終點會變成一團亂麻。時間終結的場面不會是輕柔平靜的。

　　物理學家提出時間可能變為空間的一個原因在于，這或許無需暗能量就可以解釋宇宙的加速膨脹。從本質上說，當我們接近時間終點時，我們對時間的認識就會慢下來，宇宙擴張看起來就加速了。時間終結使宇宙像雕塑一樣凝固。這種情況在馬裏蘭大學的模型中似乎並未發生，但某種變形或許可以探索這種想法。所以，我設想，對于終結時刻的研究來說，這只是開始。