圖片來源：unsplash

記者 | 孫文豪

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在《時間簡史》尚未問世的半個世紀以前，博士后研究員William Unruh（威廉姆斯·安魯）在牛津大學的一次座談會上試圖向聽眾們解釋什么是黑洞。他發現自己一時無法用圖像來描述黑洞，這個如此密集的物體讓周遭的重力都被扭曲，以致于光線都不可能逃脫。

于是他做了一個形象的比喻：“光線對于宇宙中的黑洞來說，就像是一條小魚流過一個瀑布，它只是不小心在邊緣游過，卻因為無法超越瀑布流動的速度，被永遠困在了瀑布底下，再也回不了家。”

William Unruh如今已經是不列顛哥倫比亞大學的一名教授。他一直希望可以通過更為直觀的方式來展現和理解這個宇宙。1981年時，他率先提出了在實驗室中模擬重力的想法。

這一想法在30多年以后終于得到了初步的實現。當Silke Weinfurtner（希爾珂·魏因富特納）還是Unruh的博士后研究員時，就開始和自己的導師團隊一起在實驗室中模擬天體的存在。如今已經是諾丁漢大學教授的她，正和團隊一起制造一個微縮宇宙，以解釋宇宙的起源與結構變化。

Silke Weinfurtner試圖從頭構建一個早期的宇宙（The Baby Universe），在諾丁漢大學的物理實驗室中，她和她的同事制造了一個一米寬的巨大超導線圈磁體，她想通過這個巨型磁體模仿宇宙起源中的“大爆炸”理論。

在Weinfurtner的實驗中，早期宇宙產生了微小的波紋，形成了所謂的“量子漲落”，該波紋在實際的宇宙膨脹時會持續拉伸，變成包括輻射和光在內的各種物質，這些量子的變化最后擴容了宇宙的大小，播撒了星系，最終形成了無數個恒星和行星。

隨后，Weinfurtner通過人為改變實驗環境中的重力，使得實驗環境中水和丁醇兩種液體之間出現扭曲，從而產生一種與自然狀態下不一樣的漣漪。“通過仔細調整漣漪的速度，我們為膨脹的宇宙建模，”另一位團隊成員Anastasios Avgoustidis說。

這一點是模擬宇宙中關鍵的一環，團隊成員認為實驗產生的波動和扭曲像是觸發了當時宇宙中的相似結構，由此可以窺探到宇宙膨脹的基本原理。

對于宇宙的模擬并非只有Silke Weinfurtner團隊，來自以色列理工學院的物理學家Jeff Steinhauer創造出了一個模擬黑洞，觀測到的相關譜在最低和最高能量下均表現出熱性。這一研究證實了霍金理論的預測，并印證了霍金輻射的存在和各項屬性。

雖然這兩項研究相關成果都已發表在《自然》雜志上，但仍然有權威學者對此提出了質疑，馬里蘭大學的泰德·雅各布森（Ted Jacobson）認為在實驗室中模擬宇宙只能說明“我們在宇宙學中沒有想到新的現象。”

哈佛大學的天體物理學家阿維·勒布說，Silke Weinfurtner的實驗只是復制了物理學家已經用來描述膨脹的方程式，實驗環境并不能像真正的黑洞和宇宙膨脹那樣涉及量子力學與重力的相互作用。

雖然完成了一項不可思議的事情，Silke Weinfurtner也并沒有回避研究中的問題，“要了解宇宙間量子的微小波動和漲落，我們團隊還有很多知識要學習。”