Российский физик в США воссоздал Большой Взрыв в лаборатории
Российский физик Игорь Смолянинов и Ю-Джу Хун из Университета Мэриленда воссоздали Большой Взрыв в лаборатории университета, сообщает портал Wired.com.
«То, что мы сделали, это просто экспериментальная геометрия, реконструкция модели того, как расширяется пространственное время», - говорит Смолянинов.
Физики воссоздали симуляцию Большого Взрыва при помощи экзотических субстанций — метаматериалов, которые чередуют кусочки других различных материалов для того, чтобы по-необычному разбросать лучи света.
Исследования показали, что используя метаматериалы как невидимую накидку, которая дает свету обогнуть объекты, можно замаскировать один объект под другой и тем самым построить идеальную линзу. Несколько лет назад физики поняли, что метаматериалы могут таким образом имитировать астрономические события: как планета выходит на орбиту звезды или как свет попадает в ловушку черных дыр.
Построив «игрушечный космос» в лаборатории, у физиков появилась возможность проводить природные эксперименты над пространством и временем. При помощи изобретения Смоляновского и Хуна ученые смогут изучить такую давно обсуждаемую проблему в физике, как термодинамическая «стрела времени», пишет источник.
Большинство законов физики работают так же хорошо, как время идет вперед. Но это не касается Второго закона термодинамики. Он гласит о том, что беспорядок со временем должен всегда нарастать. Вот почему люди стареют, но не могут молодеть, и День сурка - это фикция.
Ещё одним исключением является «стрела времени», которая отодвигает теорию Большого Взрыва. Эта стрела может быть связана с термодинамической стрелой и указывает на то, что Вселенная в итоге погибнет от жары. Однако, эта теория может себя не оправдать, если Вселенная однажды погибнет после «Большого сжатия» - конечного обратного процесса Большого взрыва.
«До тех пор пока существует мнение о том, что космологическая и статистическая стрелы времени взаимосвязаны, мы не сможем воссоздать Большой Взрыв и доказать это на эксперименте. Однако, это сможет доказать метаматериальная модель Большого Взрыва», - пишут исследователи.
Чтобы построить настольный Большой взрыв, исследователи расположили стружки из акрила и золота таким образом, что когда на них попадает луч лазера, то золото вызывает свободные электроны, называемые плазмонами. Математически объяснить их движения по метаматериальной плоскости можно так же как массивные элементы двигаются по плоскости минковскости, в которой есть измерения времени и пространства.
Свет проходит сквозь метаматериальный Большой взрыв, тем самым показывая жизнь частиц, находящихся во времени и пространстве, которые ученые называют мировыми линиями.
Поскольку метаматериал не универсален, то лучи света искажаются и пересекаются друг с другом. Это служит грубой моделью хаотичности, говорит Смолянинов. Мировая линия смоделировала космологическую стрелу. В метаматериле обе стрелы двигались в одинаковом направлении.
«Это действительно хорошая и интересная модель времени», - подчеркнул Смолянинов.
Исследователи также рассматривали способность их прибора показать возможность путешествия во времени. Сначала Смолянинов подумал, что это довольно просто: если построить метаматериал, в котором свет, движущийся по кругу, был бы математически идентичен частицам, движущимся сквозь время, тогда плазмон, который отправили по цикличной орбите, должен был бы вернуться в ту же временную точку, откуда он начинал движение.
Но все оказалось намного сложнее. Только свет с определенными волновыми колебаниями и поляризацией может «работать» в пространственно-временной модели Смолянинова. Для света, который двигается как частица, которая движется сквозь время, цикличные орбиты невозможны.
«Похоже, путешествия во времени в этой модели все же невозможны», - отметил Смолянинов.
По мнению инженера-механика Ченг Сун из Норвежского Университета, аналогия между траекторией плазмонов и расширением Вселенной не совсем адекватна.
«Смолянинов попытался установить связь и это интересный подход к изучению проблемы. Однако, с оптической точки зрения есть некоторое противоречие. Я не совсем уверен насколько это поможет объяснить законы физики».
Смолянинов, в свою очередь, утверждает, что его модель ограничена. «Я никогда не смогу дать окончательный полный ответ по поводу настоящего Большого Взрыва. Но если вы займетесь изучением данной темы, то, возможно, вы кое-что поймете, и тогда у вас появятся более серьезные вопросы», - заключил российский физик.
