科學家說「時間晶體」或真的存在

根據最新發表在Physical Review Letters上的文章，時間晶體，這種聽起來科幻感滿滿的東西可能真的存在。

諾貝爾獎得主Frank Wilczek在2012年首次提出這個概念。一開始這隻是純粹出於數學上的好奇，將結晶的概念從三維擴張到思維。現在Wilczek新研究說明了這種晶體存在的真實可能。

針對時間晶體的主要疑點就是，它們似乎可以通過周期性移動實現永恒運動，然後可以反複回歸到原始狀態。這就違反了物理學中一條基本的對稱性，即“時間平移對稱性”。

時間平移對稱是一項基礎的時空對稱，即物理法則在任何地方任何時間都是一樣的。Wilczek和他的同事們認為這一潛在的違反是說得通的，因為「顯性對稱性破缺」(explicit symmetry breaking)和「自發對稱性破缺」(spontaneous symmetry breaking)之間有著明顯區別。

“在顯性破缺中，自然法則不再含有對稱性；自發性破缺中，自然法則仍含有對稱性，但是自然選擇了另一種不具備對稱的狀態，”研究合著者Dominic Else解釋說。

如果時間結晶僅僅打破了自發性對稱，它們則不是自然中第一個吃螃蟹的。比如，在磁鐵中對稱性就被打破了，因為它可以自發“選擇”哪一頭是北極，哪一頭是南極。然而這並沒有打破物理法則本身的對稱性，僅僅代表物理法則沒有決定具體要發生的事情。

普通的晶體也會自發性打破對稱，雖然這些對稱都存在於自然中，並沒有延伸到時間維度裏。人類還從未觀察過自發性打破時間平移對稱的情況，但是如果真的觀察到，時間晶體應該是最有可能發生的地方。

為了證明這一可能性，研究者們進行了一係列模擬，使得時間平移對稱性發生自發性破缺可以在不打破任何基礎物理法則的情況下發生，比如熱力學定律。

所以時間晶體是有可能在自然中存在的，至少從數學角度上說不是不可能。所以下一步的任務就是試圖造出一個時間晶體，這也是Wilczek團隊開始籌劃的事情。他們設想了一個被俘獲的原子、離子或者超導量子比特的大型係統來製造時間晶體。

 如果他們能夠成功，這將是一個震驚世界的突破。

 原文發布時間為：2016-09-18

本文來自雲棲社區合作夥伴“大數據文摘”，了解相關信息可以關注“BigDataDigest”微信公眾號