研究證實「時間晶體」展現四維時空物質特徵

【記者張秉開／編譯】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）。