而在量子层面,运动还有可能不要能量。量子的奇异性质正是“时间晶体”无外部能量的注入,就能实现周性变化的秘密所在,要让这种周性变化成为一个物质体的能量态就行了。
这就好比我们要寻找一台小势能不在点,而在高一点置的摆钟。
由于弧线摆动,那么钟摆的运动轨迹上就必然存在两个态点。这样摆钟终就可以在两个态点切换出现,看上去就像在两点振荡。
这种况在日生中不可能发生,但在量子的中其实早习以为,比如原子的玻尔半径。
1913年,玻尔出了原子的玻尔模型,也就是出了电子运动的能级概念,电子在不同的能级间不连续地跃迁。
以圆周运动比喻,能级的轨到原子核的距离称为玻尔半径,也是氢原子的半径。
原则上多电子的原子中,能级高轨半径大,能级轨半径小,但描述电子能级的玻尔半径却非靠近原子核的电子轨距离。也就是说,能量小的电子不一定比能量高的电子离原子核近。
总之,量子的运动方颠覆了我们对体能量态时物质状态的传统认,因“时间晶体”的自发周性变化不违背能量守恒。
时间晶体的制作方法
2017年,加州大学伯克利分校的物理学家诺曼·姚(noranyao)和他的合作们发表了一篇为《离散时间晶体:硬度临实现》的论文。论文里记录了他们2016年发现的“时间晶体”制作方案。
过这个方案,哈佛大学和马里兰大学的两个团队分制出了他们各自的“时间晶体”。一种全新的物质样本首面。
那么,时间晶体竟是么样子?
严格来说,时间晶体可以有各种不同的形态。举一个简单的子,假设你将一堆原子排成一串,个原子都有一个与之相对应的自旋,以箭头表其自旋轴。
正温度下,所有原子的自旋可能表现得杂乱无章,但在温度足够的况下,原子的运动降,其自旋会趋于一致。总体来说,表现为方向相同或相反,因为这是原子自由排列方中所能量的一种。
这时如用激照射这串原子,激的振荡电磁场会迫使原子的自旋随着激有节奏的翻转,原子的自旋模开始一遍又一遍的重复。这一切应该都能理,符合础的物理识。
然而当你关掉激,神奇的况就出现了。原子的自旋翻转模一样在持续,也就是说没有外来能量,它们一样在周性地自旋翻转。神奇地是你还可以用复杂、不同频率的激来照射这些原子,你会发现它们的自旋翻转方与用普激照射一样,也就是说外来的能量变化不变它的自旋状态。
虽然这种方法因为要激的驱动,所以制的时间晶体不是统能量的状态,但它实现了时间平移对称性的自发破缺,满足了时间晶体的核心概念。诺曼·姚称其为离散时间晶体。
实验结至少实了时间晶体概念的正,诺曼·姚的方法为实现维尔切克所设的正的时间晶体供了一种切实可靠的新。