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大家在日常生活中 ， 经常接触到物质的三种基本形态 ， 即固态、液态和气态 ， 这三种物质构成了充斥着地球方方面面物体的基本特征 。 不过 ， 随着科学技术的发展 ， 科学家们逐渐意识到 ， 宇宙中的有些物质 ， 根本不能用固液气这三种基本形态来揭示 ， 于是创造出了若干不常见但确实存在着、神秘而且奇特的物质状态名称 ， 比如等离子态、超流体、玻色－爱因斯坦凝聚态、中子简并态等等 。
在过去的数年里 ， 世界各地的物理学家 ， 一直在努力构建物质的另外一种状态 ， 即“时间晶体” 。 这种特殊的“晶体” ， 有别于像钻石、金刚石那样 ， 在空间上以某种形式进行重复性的排列 ， 而是在时间这个维度上 ， 以某种特殊的形式重复排列 ， 也就是说时间晶体可以随着时间而发生改变 ， 但是会持续运动回到它最开始的相同形态 ， 而在此过程中并不会吸收和释放能量 。
时间晶体的本质
“时间晶体”这个名字 ， 其实是科学家们对该种物质形态的形象称谓 ， 我们看上去这个名字 ， 觉得天花乱坠 ， 感觉利用它能够实现时间的穿越 ， 或者是通过这种晶体可以记录历史上所发生事件的信息 ， 而实际上 ， “时间晶体”与这些都没有关系 ， 也实现不了这些功能 。
说白了 ， 时间晶体就是一种物质的新状态 ， 与固、液、气等是并列的 ， 这种新状态 ， 用物理学的相关定义表述 ， 就是处于“非平衡态”的物质 。
我们知道 ， 日常生活中的一些晶体 ， 包括金属导体在内 ， 它们不但是在空间上呈现重复排列的特征 ， 而且当晶体中的原子处于最低能态时 ， 是不会发生任何物质运动的 ， 否则就会违背物理学中的一个重要定律－“时间平移对称性”原则 。 所以 ， 日常生活中我们遇到的晶体 ， 以及其它绝大多数物质 ， 都属于“平衡态物质” 。
而时间晶体则不同 ， 它的组成原子 ， 是在时间维度上进行着重复排列 。 如果我们假定其中的原子从一种状态开始 ， 那么用激光去轰击这个晶体 ， 那么其中的原子可能会翻转到另外一种状态 ， 接着再翻转过来 ， 然后再翻转成另外状态 ， 如此循环往复 ， 在时间的维度上呈现周期性的变化规律 ， 但是 ， 在这样的过程中 ， 晶体中的原子 ， 并不会从激光中吸收任何的能量 。
即使我们什么也不去做 ， 那么这种新形态物质 ， 也会处于不断的运动状态中 ， 其形态不断地发生翻转 ， 过一段时间又回到原来的状态 ， 但是这个无限期的过程中也不会释放和吸收任何能量 。
因此 ， 时间晶体就是一种“非平衡态”的物质 ， 可且在能量最低的状态下仍能发生运动的物质 ， 因此也有科学家称其为“量子时间晶体” 。
时间晶体的发现过程
宇宙中的绝大多数物质 ， 都遵循着“时间平移对称性” ， 用通俗的话来讲 ， 即一个物体 ， 在没有外界任何因素的干扰下 ， 在不同的时间对其进行物理性质测量 ， 所得到的监测结果都是一样的 ， 比如金属球的质量、一个电阻的电阻大小等等 。
长期以来 ， 人们普遍认为 ， 物质的这种“时间平移对称性”是不能被打破的 ， 这毕竟是能量守恒定律的基石 。 到了2012年 ， 美国理论物理学家弗朗克·韦尔切克（因在夸克粒子理论方面所取得的伟大成就 ， 被评为2044年诺贝尔物理学奖）正式提出“时间晶体”的概念 ， 认为自然界中存在着打破“时间平移对称性”的物质 。
2016年 ， 美国马里兰大学和哈佛大学的两个研究团队 ， 发文称制造出了符合“时间晶体”概念的物质 。 两个研究团队应用的方法不同 ， 其中马里兰大学的研究团队 ， 是利用激光交替晃镱原子核 ， 使其进入稳定且能够重复的自旋翻转模式 。 而哈佛大学的研究团队 ， 是利用在钻石中密集充入氮气的方法 ， 来制造成功“时间晶体” 。
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