科学家首次通过数学方式阐述“时空晶体”。
德国法兰克福哥德大学（Goethe University Frankfurt）和奥地利维也纳工业大学（TU Wien）的科学家近日宣称，他们用精确的数学方程式描述了一种特殊的物理学过程，表明在临界状态下，时空会自发形成规则的类晶体结构，并进一步转化为微型黑洞。
理论上，黑洞并不只限于由宏观宇宙事件——比如超新星爆发触发形成——它们也可因时空受极小能量事件触发进入特殊临界状态产生，只不过这样产生的黑洞很小——比如诞生在宇宙大爆炸后最初混沌时刻的“原初黑洞”。
此前科学家已经通过计算机模拟，验证过这种结构的产生。而在最新的研究中，研究人员首次用数学公式证明了这种可能。
研究人员称，在物理世界中，有时候一个微小的事件，就能诱发显著的变化。比如零度的水，一个小小的外因就能促使随机分布的水分子自发排列成规则的图案，形成冰晶。
而根据爱因斯坦的相对论，时空的某种特性可能与此类似。时空的曲率在某种临界条件的推动下，能够自我组织成一种规则的结构，进入一种能够在时间和空间上重复的模式。科学家称进入这种状态的时空为“时空晶体”。
研究人员称，“时空晶体”具有非常奇异的特点。它是一种不稳定的中间态——既有可能消散成为普通时空；也能在再次注入能量的情况下走上一条完全不同的演化之路——变成黑洞。
1993年，科学家曾用计算机模拟，演示了黑洞通过这种方式自发形成的可能性——但一直未能使用数学的方式描述这一过程——事实证明要做到这一点极为困难。
但现在这些科学家称，这个难题现在被他们巧妙地解决了。而他们所谓的巧妙是指——给宇宙增加维度。
研究人员称，宇宙有4个维度。但理论上没有什么能够阻止人们往方程里引入额外的维度——宇宙可以是5维的，也可以是42维的，甚至可以是无限多维的。
事实上，引入新维度并不会让理论变得更复杂。研究人员称，在加入无限维度的极限情况下，某些高度复杂的难题反而会令人吃惊地简化。
通过这种迂回的方式，研究人员称对宇宙有了新认知。而下一步将他们要做的，是检验他们的成果是否在维度有限的宇宙中依然成立。
图左为“时空晶体”的可视化呈现；图右为立方晶体结构。Vienna University of Technology
参考
Analytic Discrete Self-Similar Solutions of Einstein-Klein-Gordon at Large D
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/qgl5-5l3t
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