时间晶体是怎么“永动”的


时间晶体是怎么“永动”的

行者来也

时间晶体是由弗兰克-维尔切克在2012年提出的一个概念,他也因此获得了菠萝科学奖的物理学奖(来自中国的搞笑诺贝尔奖)。

时间晶体是怎么“永动”的

时间晶体概念图

首先我们熟知普通的晶体,例如水晶,钻石等天然晶体,它们是由原子在空间上周期性重复的排列而构成的。

而时间晶体的原子不仅在空间上周期性重复,而且还在时间上自动的周期性重复。

我们知道爱因斯坦的广义相对论指出,时间与空间一样,都是时空里的维度,时间晶体就是验证了爱因斯坦的广义相对论的一种晶体结构。

在2016年科学家们用十个镱离子(离子就是带电荷的原子)排成一列,并通过激光的交替照射使十个离子自旋翻转进入一个稳定重复的周期性模式,然后用第二束激光照射其中的一个离子,来定位它是否回到了前一个旋转周期的位置,最终证明它回到了之前翻转时的转动位置,这时也就符合了构造时间晶体的基础状态。


时间晶体是怎么“永动”的

我们之前所理解的永动机,是在我们所能看见的纯物理世界中,基于能量守恒定律之下是绝对不可能实现的,因为能量不可能凭空产生,也不可能突然消失。在没有持续能量传递的前提下,这种永动机必定定会停止的。

时间晶体是怎么“永动”的

而时间晶体中的原子会自动的旋转而不会消耗能量,甚至比静止时所需的能量还低,但是它转动时不会产生额外的能量,而且原子还会打破时间的平移性,它们会周期性的自动回到前一个周期时间的地方。这时就会产生“永动”了。

根据时间晶体的特性,我们可以用在制造比原子钟还准确的一种时间晶体表,还可以用来制造不用消耗能量的超级计算机。

时间晶体是怎么“永动”的

在微观世界中的量子特性就像我们的神话传说一样,颠覆我们的认知,让我们敬畏,让我们垂涎,当科技发展到能让量子特性为人类所用的话,到那时瞬间移动,回到过去,星际旅行,探索宇宙等等都将会实现的。


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