【时间晶体到底是什么?为什么科学家对之十分着迷?】
2017年 , 我国的科学家 , 在自然界中 , 首次发现了“时间晶体”的客观存在 。 从此 , 时间晶体这种物质的存在形式 , 正式被列为自然状态下存在的物质基本形态之一 ,
就在今年的7月份 , 谷歌公司与80多位物理学家联合发文 , 宣称利用“悬铃木”量子计算机 , 构建了一个处于非平衡态、能够长期存在 , 且打破离散时间平移性的离散时间晶体 , 进一步将时间晶体从证实存在 , 向着构建和应用的方向推进 。
时间晶体是“永动机”吗?
通过刚才的分析 , 我们可以看出 , 一般的晶体是一群分子或者原子 , 按照一定的规律在三维空间上呈现出周期性的有序排列 , 所以说一般晶体是空间三维对称的 。 时间晶体除了空间三维对称以外 , 在时间维度上也是对称的 , 其中的原子每时每刻都在做着半于时间的周期性位移运动 , 就像时针里的指针一样 , 永远循环往复 。
但时间晶体有别于其它物质运动 , 那就是它的原子运动 , 虽然无时无刻不在进行 , 但不会从外界吸收或者向外界释放任何能量 , 有的科学家指出 , 即使宇宙灭亡了 , 这种时间晶体微观粒子随时间振荡的运动 , 也不会停滞 。 那么 , 这种晶体的性质 , 从明面上看 , 似乎与热力学定律和能量守恒定律相矛盾 , 这种物质 , 难道不成还真的是有人苦苦寻找的“永动机”?
答案当然不是 。 我们之所以找不到“永动机” , 是因为宇宙中没有任何一种物质 , 在没有任何能量输入的情况下 , 可以维持在运动过程中的能量损耗 。 然而 , 时间晶体中原子的运动与其它物质的运动不同 , 它是处于一种最低能量态下的稳定运动 , 虽然其中的微观粒子在运动 , 但是却无法向外释放能量 , 其内部永远达不到热平衡状态 , 从而不断地在时间和空间进行着重复排列 , 在任何时间点上 , 时间晶体内部的能量 , 仍是处于一种能量的守恒状态 , 自然也无法向外做功 , 当然谈不上是永动机了 。
科学家们最近通过量子计算机 , 制造出了具备较长稳定性的“时间晶体” , 虽然目前还不清楚时间晶体是否有实际的用途 , 但是通过量子计算机强大的微观模拟规则能力 , 创造出体积更大、较长时间稳定存在的时间晶体 , 让科学家们对今后研究时间晶体稳定性、可预测性成为了可能 , 同时还可能对量子计算机信息存贮和运算能力的提升发挥出积极作用 。
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