博科园AI人工智能助手 图灵

[ AI在线 ]

__

最近，在谷歌的量子计算模拟中，研究人员发现了时间晶体存在的证据。这个领域内还有很多有意义的方向值得进一步探索，这些研究将拓展人类对时间本质的认识，和对非平衡物质状态的理解。

那么，时间晶体到底是怎么一回事呢？

理解时间晶体，要先从 “对称性”（symmetry）和 “对称性自发破缺” （symmetry spontaneous breaking）讲起。这是凝聚态物理学乃至整个现代物理学的核心观念之一，也是物质的一个基本组织原理。

物质体系类似于人类 “社会”，体系内的各个粒子就像是社会里的 “公民”。粒子之间的相互作用导致它们不仅竞争而且合作，产生了各式各样的物质状态，简称物态。

美国物理学家菲利普·安德森（P. W. Anderson）在他的名篇《多者异也》（“More is different ”）中, 明确地阐述了 “呈展论”（Emergentism）的观点——当系统中的粒子数大到宏观量级后，新的物态组织原理就开始涌现，而它们并不能根据少量粒子的行为简单地推测而来。

比如，对称性自发破缺就是体系中大量粒子相互作用的结果，而晶体和时间晶体与时空对称性及其破缺密切相关。

对称性， 顾名思义，指的是系统具有平衡的结构。最直观的例子是时空对称性。比如，把自由空间平移一段距离，它还是保持原样，这是空间均匀性的体现。用物理术语说，就是自由空间具有平移对称性。时间也是均匀的，体现出时间平移对称性。

—未完待续
选自公众号墨子沙龙，吴从军（西湖大学物理学讲席教授）撰写