長久以來，規(guī)則晶體既吸引著科研工作者的目光，同時也讓他們感到費解。由原子規(guī)則排列的重復模式構(gòu)成，晶體破缺了空間上的連續(xù)平移對稱性。如果不去深究構(gòu)成現(xiàn)實世界最深刻的本質(zhì)，晶體僅僅為我們帶來視覺上的美妙體驗。

然而，在學術(shù)領(lǐng)域，晶體學本身是一門快速發(fā)展中的科學。這意味著，針對晶體的研究可能揭示出更多值得探索的知識，尤其當我們將時間納入考量，不局限于三維空間，從四維時空的角度來看待晶體行為時。

現(xiàn)代物理學大致有兩套解釋宇宙運行規(guī)律的不同模式。對于任何足夠大的宏觀物體，經(jīng)典力學決定了它們的運動行為。回形針、網(wǎng)球、汽車、飛機、行星、恒星，乃至整個星系，它們都遵循經(jīng)典力學下的運動定律。多年以來，無論是在地表建造過山車，還是將宇航員送上月球，這套為人熟知的定律為人類提供了完成這些事所需要的一切信息和知識。

然而，隨著時間推移，人們已經(jīng)意識到，當真實世界被放大到一定程度，在微觀物質(zhì)層面，經(jīng)典力學并不完全適用。對于亞原子水平而言，占據(jù)支配地位的是量子力學。微觀層面的物質(zhì)運動奇妙而多變，量子可以同時處在兩種狀態(tài)中，它們的運動可能難以預測，并且似乎完全違背經(jīng)典力學定律。

問題在于，經(jīng)典力學和量子力學，前者所支配的范圍在哪里結(jié)束？后者為主導的范圍又始于何處？如何統(tǒng)一這兩組定律至今仍是物理學領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一。人們并不知道在何種特定狀態(tài)下，量子力學能夠過渡到經(jīng)典力學。不過，有些物質(zhì)或許能以某種方式將這兩組定律聯(lián)系在一起：這就是“時間晶體”。

“時間晶體”，研究者用這一命名描述粒子不只在空間層面，而且在時間層面也周期性重復的現(xiàn)象。

相較而言，地球上的規(guī)則晶體可稱之為“空間“晶體，而且他們并不罕見，像是鉆石、食鹽，或者雪花都是規(guī)則晶體。規(guī)則晶體取決于其原子結(jié)構(gòu)是否在空間中具有周期性。雖然我們可以認為規(guī)則晶體服從經(jīng)典力學規(guī)律，但時間晶體卻與量子力學有所關(guān)聯(lián)。時間晶體是一種粒子體系，該體系相互協(xié)調(diào)，在空間和時間上都具有周期性。在這種狀態(tài)下，時間晶體既穩(wěn)定，又充滿變化，所以人們認為時間晶體是物質(zhì)的一種新相態(tài)。

時間晶體在某種程度上也可視作一種永動機，永動機在經(jīng)典物理學范疇內(nèi)是有問題的。這是由于永動機在經(jīng)典力學理論下是不可實現(xiàn)的。因為能量總會以某種形式損失掉，所以周期性的運動無法永遠持續(xù)下去。但是時間晶體告訴我們，以上的永動機理論在量子力學范疇內(nèi)并不適用。時間晶體的對稱性彷佛突破了時間的屏障，制造出一塊區(qū)域，周期性運動在沒有能量的情況下就可以在其中無限地持續(xù)下去。

在2012年，美國物理學家弗蘭克維爾澤克第一次將時間晶體理論化，那時許多人同樣認為這種結(jié)構(gòu)根本不可能存在（或許這并不意外）。但沒過幾年，這種想法便灰飛煙滅，因為2016年之后時間晶體由實驗室成功合成。如今，科學再度進步?？茖W家于2022年的一次實驗中取得了又一突破性進展：他們不僅僅合成出兩種不同的時間晶體，還成功將它們結(jié)合起來。現(xiàn)在，不僅時間晶體的存在以及它們的合成方法都不再陌生，我們似乎還能將它們配對，產(chǎn)生聯(lián)系，以我們自己的方式去構(gòu)建晶體體系。

這個新發(fā)現(xiàn)立即為一些未來的技術(shù)創(chuàng)造了可能，例如完善的量子計算機。2022年6月，一篇由多位作者完成的論文發(fā)表在了”自然通訊“期刊上，其題名為：量子時間晶體的非線性雙能級動力學。該論文的第一作者是來自蘭卡斯特大學的薩穆利?奧蒂，他和其團隊運用氦3同位素來制造時間晶體。

氦3粒子被冷卻到極點，并降低到它們的最低能量狀態(tài)——這是時間晶體的最基本要求。就在這時一種脈沖從它們的內(nèi)部產(chǎn)生，創(chuàng)造了被稱為磁振子的周期性磁能波，于是這些磁振子就變成了時間晶體。它們的脈沖在重復，這在理論上是無止盡的，然而并沒有任何能量消耗或流失。這個現(xiàn)象可以用量子力學的基本規(guī)則解釋：物體不可能完全靜止。所以時間晶體本質(zhì)上進入了一個循環(huán)模式，即在沒有能量消耗的情況下不斷地產(chǎn)生磁振子波。

到目前為止，通過世界各地的學習和研究，時間晶體被制造出來，都是獨立的個體。人們認為無論怎樣，2022年的研究都是首次將二者放在一起的研究。據(jù)報道，隨著大量的晶體產(chǎn)生，實驗者發(fā)現(xiàn)它們是同步的、一致的，盡管它們?nèi)允莾蓚€獨立的個體。在某種意義上，一個標準時間晶體的所有效率現(xiàn)在已經(jīng)翻了一倍。

研究人員設法讓它們的實驗對象在它們坍縮前配對大約1000秒，或者大約17分鐘。這時，該晶體產(chǎn)生了數(shù)十億的磁振子，它們表現(xiàn)出了一種循環(huán)的模式，這種模式很快就會成為我們未來生活的關(guān)鍵組成部分。人們認為，在這17分鐘里，一個產(chǎn)生能量的洞在時間和空間上都被打開了。在過去，我們可能認為它是現(xiàn)實中的小故障。而現(xiàn)在，一切盡在我們的掌控之中。

但最后，讓我們回到“為什么這項研究非常重要”、“為什么它在這個領(lǐng)域產(chǎn)生了如此大的轟動”的問題上來。例如，時間晶體可能可以作為一個在經(jīng)典力學和量子力學之間的橋梁。對它們的能力和屬性進一步研究，可以讓我們更好地理解這兩個物理學基本體系之間的關(guān)系。

現(xiàn)在，這是一個經(jīng)典力學和量子力學之間的鴻溝，但是時間晶體可能有一天會把他們連接到一起。然而，或許更令人興奮的是，這項工作是否會對量子計算技術(shù)產(chǎn)生潛在影響？量子計算機需要一些叫做“量子比特”的東西來工作?；蛟S“量子比特”既不像傳統(tǒng)的比特一樣，表示二進制的1或0，而是能同時表示1和0。

Fy: Luika Lau，柯基，星河載清夢, ZJY, 一個清奇請規(guī)律作息