Группа ученых-физиков из университета Мэриленда в ходе исследований создали в лаборатории университета первую "настольную" модель Большого Взрыва. Но, по этому поводу можно не волноваться, устройство, размером в 20 микрометров, всего лишь моделирует поведение света и времени в момент, сразу следующий за Большим Взрывом, момент зарождения нашей Вселенной. Использование такой установки и рассчитанной с ее помощью математической модели, по словам физика Игоря Смолянинова, позволит узнать принцип расширения пространственно-временного континуума и объяснить, почему время течет только в одном направлении.

Экспериментальная установка, созданная Смоляниновым и его коллегой Ю-Джу Хунгом, моделирует условия Большого Взрыва, используя свойства экзотических метаматериалов, имеющих сложное строение, состоящих из частей разных простых материалов. Эти метаматериалы, которые в будущем будут использоваться для изготовления плащей-невидимок, могут взаимодействовать со светом, отклонять и преломлять его самыми необычными способами. Работая с этими метаматериалами в течении многих лет физики обнаружили то, что взаимодействие света с метаматериалом может подражать некоторым космологическим событиям, вращению планеты вокруг звезды, захват фотонов света черной дырой и многим другим.

Большинство физических законов не зависит от течения времени, поэтому они будут неизменными вне зависимости от того, течет ли время вперед или назад. Но это совершенно неверно для второго закона термодинамики, который определяет, что энтропия, т.е. беспорядок, должен увеличиваться со временем. Из-за этого время не может потечь назад, люди не могут молодеть и фильм "День сурка" - всего лишь беллетристика.

Чтобы создать "Большой Взрыв в бутылке" исследователи использовали полосы акрилового полимера и золота, расположенные таким образом, что бы лазерный свет, падающий на золото, возбуждал волны свободных электронов, так называемые плазмоны. Законы, определяющие движение плазмонов по поверхности метаматеиалов являются теми же законами, описывающими движение массивных тел по плоской версии пространства Минковского, которая содержит два измерения - пространство и время.



Когда метаматериал освещали светом зеленого лазера, на его поверхности наблюдались треугольники плазмонов, исходящих из единственной точки, "игрушечного Большого Взрыва", которые двигались по расширяющимся линиям, которые в реальном мире отождествляются с линиями жизни элементарных частиц, вырисованным на плоскости пространство-время. Поскольку поверхность метаматериала далека от совершенства, отраженные световые лучи искажаются и взаимодействуют друг с другом. В созданной модели это служит в качестве примитивного представления энтропии.

Используя эту модель, исследователи изучили вопрос, возможно ли передвижение по времени. Начиная эксперименты, Смолянинов предполагал, что им будет легко найти ответ на этот вопрос, предполагая, что круговое движение фотонов света идентично с математической точки зрения перемещению частиц во времени. На самом деле все оказалось намного сложнее. Свет определенной длины волны, согласно математической модели Смолянинова может перемещаться в пространстве-времени, но фотоны света, которые ведут себя подобно частицам, неспособны двигаться по устойчивой круговой орбите. "Похоже, что путешествия во времени в этой модели невозможны" - сказал Смолянинов.

Смолянинов сам признает, что его модель весьма ограничена. "Это никогда не даст реальный и окончательный ответ о реальном Большом взрыве и реальной природе времени" - сказал он. - "Но если Вы изучаете эту область, Вы можете наткнуться на что-то, и после этого Вы будете в состоянии задать более сложные и интеллектуальные вопросы".