官方微信

淘股啦股票论坛

广告
广告
广告
广告
广告

科学界新发现:“真正的永动机”、自主运行的时间晶体理论上可能存在 ...

淘股吧 2019-11-30 16:0353

    时间晶体是一种四维以上的空间晶体晶格,在时空中拥有一种超短程的周期性结构运动,就像标准晶体是由空间上有规律重复的原子组成一样。

    可以将它看作是一只可以永远保持走时精确无误的钟,即便是在宇宙达到热寂之后也是如此。通常情况下所谓的永动机的能量会随着运动而消耗,但时间晶体的运动应该不消耗任何能量,而是处于一种稳定的最小能量状态。

    有了时间晶体,科学家们将拥有一种全新的,更加有效的手段对复杂的物理属性和大量粒子的复杂相互作用行为进行研究,或者是研究物理学中所谓的"多体问题"。在研究量子纠缠时,时间晶体也用得上。

    2012年初,时间晶体的理论由诺贝尔物理学奖得主麻省理工学院物理学家弗兰克·维尔泽克(Frank Wilczek)和肯塔基大学的Alfred Shapere提出。时间晶体的概念最初是有争议的。研究人员很快证明了一个no-go定理,即在典型的条件下,时间晶体不可能存在。

    科学家在2016年首次创造了时间晶体。但是这些晶体需要激光的周期性爆炸来激发它们有节奏的行为。

    现在,两位科学家已经勾勒出了一幅理论蓝图,描绘出了物质奇态的新版本。

    两人在11月22日的《物理评论快报》上报告说,他们的时间晶体将在没有外界任何输入的情况下持续存在。

    英国埃克塞特大学的理论物理学家奥列克桑德尔·基里延科(Oleksandr Kyriienko)和冰岛雷克雅未克大学的瓦莱丽·科津(Valerii Kozin)想要设计一个自我维持的时间晶体。

    “我们说,‘我们根本不想推动这个系统,’”Kyriienko说。

    这两人利用了“No-go理论”的第二个例外——系统涉及到非常长距离的相互作用,在这种相互作用中,原子或其他被远距离隔开的微小粒子可以相互影响。

    这样的长期效应通常不会在自然界中发生:例如,一个房间内两个相对的原子通常不会相互施加力。

    基于这些相互作用,研究人员提出了一个新的时间晶体场景,由许多这样的粒子组成,每个粒子都有一个自旋——角动量的量子版本。

    粒子的自旋之间的相互作用将被配置,使得远近的粒子可以同时相互影响,这是通过实验室里一些未指定的量子操作实现的。

    在这段时间里,晶体中的粒子彼此之间会有高度的纠缠,这意味着它们之间会有可以持续长距离的量子链。

    在这样的条件下,遥远的时间晶体部分可以互相影响。

    研究人员说,其结果是,自旋之间的相互关系——无论相邻粒子的自旋是否对齐——将以一种有规律的方式在时间上无休止地振荡,产生一种时间晶体。

    科学家们通常研究的是短程或局部相互作用的粒子系统。

    东京大学的物理学家Haruki Watanabe说,研究人员早就知道,“一旦位置被违反,就会发生一些奇怪的事情。”他是证明了no-go定理的研究人员之一。

    他说:“所以我不会对这些远程交互系统的行为感到惊讶。”

    但目前还不清楚这样的系统能否在实验室中创造出来。要同时在多个粒子之间产生长距离的相互作用并非易事。

    Haruki Watanabe说:“我认为实现他们提出的远程交互系统是不可能的。”

    但是Shapere很乐观,他认为科学家可能会使用量子计算机或冷原子来制造时间晶体或类似的东西。

    当Wilczek和Shapere第一次提出时间晶体的想法时,他们设想的是一个没有任何外部输入的系统。

    Shapere说:“这篇论文让我们更接近最初的想法。”
0

最新评论