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四維時空物質被發現了: 時間晶體

科學家證實一種四維時空物質的存在,其組成結構可以隨著時間改變而自行變化,並推測宇宙中存在著無數超出我們認知的物質結構類型。

科學家將這種隨著時間變化而結構發生改變的「四維時空」物質稱為「時間晶體」(time crystals)。

據澳洲科技網站Science Alert 1月28日報導,這種「時間晶體」的概念似乎十分抽象,但是它意味著物理學進入一個新的時代。我們幾十年來一直在探索宇宙中是否存在「非平衡態物質」(non-equilibrium matter),而不是只有目前認識到的「空間平移對稱性」(spatial translation symmetry)三維空間物質。

「時間晶體」就是要尋找的「非平衡態物質」,不遵守物理學基本理論中的「空間平移對稱性」。

美國加州大學1月26日報導說,該大學伯克利分校參與研究的科學家諾爾曼‧姚(Norman Yao)解釋,傳統意義上的三維空間「晶體」在宇宙物質中不過是冰山一角。

通常所提及的晶體會讓人聯想到價值不菲的珠寶、璀璨生輝的水晶、精緻琦美的雪花等。這些晶體的原子或分子在三維空間按一定規律周期重複排列,但是它們在無數的宇宙物質形態中,僅為極少的幾種。

愛因斯坦曾說,我們生活在四維時空,這個時空包含看得見、摸得到的三維空間及一個名稱為「時間」的第四個維度。人們所知道的晶體結構僅僅表現為三維空間的變化,而不隨著「時間」維度的變化而變化。

「時間晶體」則不同,其結構隨著時間變化而變化。「時間晶體」是諾貝爾獎得主維爾切克(Frank Wilczek)在2012年首次提出,之後2016年普林斯頓大學和加州大學聖塔芭芭拉分校的理論物理學家各自獨立證明瞭這種晶體可以存在。現在,伯克利分校的研究組則在試驗中「看到」這種表現四維空間特點的物質。

印第安納大學(Indiana University)的物理學家菲利‧黎舍姆(Phil Richerme)評論道:「觀察到這種獨特的時間晶體……證實自然界中存在打破物理學對稱定律的情況,指明一個新的探索領域。」

該研究發表於最新一期《物理學評論快報》(Physical Review Letters)。

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