几个月来，科学家们一直在思考这样一件事——他们可能最终创造了时间晶体。时间晶体具有特殊的原子结构和时空周期性。它们处于稳定的最小能量状态，可以在没有能量的情况下保持振动。

现在，这一发现已经成为官方新闻——研究人员已经详细解释了如何制造和测量这种奇怪的晶体。两个独立的科学研究小组声称，他们根据设计图在实验室环境中创造了时间晶体，从而证实了这种新材料形式的存在。

这一发现听起来可能很抽象，但它预示着物理学的一个新阶段。毕竟，几十年来，我们一直在研究被定义为“平衡态”的金属和绝缘体等材料。

然而，根据预测，宇宙中仍有更多不均衡的奇异物质。我们尚未能解开这些物质的奥秘，时间晶体就是其中之一。现在我们知道这些物质是真实的。

事实上，第一次发现非平衡物质的存在不仅有助于我们了解周围的世界，也有助于我们在量子计算等新技术领域取得突破。

加州大学伯克利分校负责该项目的研究员诺曼·姚说:“这是一种新的材料形式。这种形式如此引人注目的原因是它是第一批非平衡物质之一。”

“在过去的半个世纪里，我们一直在研究金属和绝缘体等处于平衡状态的材料。目前，我们对非平衡物质领域的探索才刚刚开始。这是一个全新的领域。”

近年来，时间晶体的概念一直在科学家的脑海中盘旋。我们不妨回顾一下时间晶体的研究和发展。

2012年，理论物理学家、诺贝尔奖获得者弗兰克·维尔泽克首次预言了时间晶体的存在。他说，即使在最低能量状态，通常被称为基态，时间晶体的结构允许它保持运动。

在正常情况下，当物质处于基态，即系统的零能量时，理论上不可能移动。因为，运动需要消耗能量。

但是威尔切克预测时间晶体可能不是这样。

普通晶体是一种具有空间周期性的原子结构，如钻石晶格。然而，红宝石或钻石是静止的，因为它们在基态下处于平衡状态。

然而，时间晶体不仅在空间上是周期性的，而且在时间上也是周期性的，因此它们可以在基态振动。

把时间晶体想象成果冻。当你轻轻触摸果冻时，它会轻轻摇晃。时间晶体也是如此。但是最大的不同是时间晶体的运动可以在没有任何能量的情况下发生。

处于自然基态的时间晶体就像一个不停晃动的果冻。这也是它成为一种新的物质形式的原因。作为一种非平衡物质，时间晶体在基态下会不断振动，并且不会停止。

然而，确认这些时间晶体的存在是一回事，而创造它们又是另一回事。这也是这项新研究的意义所在。

姚和他的团队发布了一份设计图纸，详细说明了如何制作时间晶体并测量其性能。他们甚至预测了时间晶体周围的各种物质形态——也就是说，他们描绘了分别对应于时间晶体状态的普通晶体的固态、液态和气态。

目前，该研究结果已发表在《物理评论快报》上。姚称这篇论文为“理论物理与实验验证之间的桥梁”。

时间晶体不再只是一种预测。根据姚提供的蓝图，马里兰大学和哈佛大学的两个独立研究小组正在按照指示制作自己的时间晶体。

这两个团队写了一篇关于时间水晶的论文，并在去年年底在相关网站上发布了“预览版”。目前，该论文已进入出版同行评议阶段。姚是两篇论文的共同作者。

因为论文还没有发表，我们仍然需要对这两个团队的结果持怀疑态度。但事实上，两个不同的团队确实使用相同的蓝图在不同的系统中创造时间水晶。这是非常有希望的。

马里兰大学的时间晶体使用10个镱离子形成一条长线，电子自旋相互纠缠。

把这些东西变成时间晶体的关键是保持离子处于非平衡状态。为了达到这个目标，研究人员必须不断使用两个激光器交替照射离子。一个激光器的功能是产生磁场，而另一个激光器负责部分改变原子的旋转方向。

因为所有的原子在旋转时都是纠缠在一起的，这些原子将处于稳定和反复旋转的反转状态，形成晶体。

这很正常，但是要创造一个时间晶体，系统必须打破时间的对称性。通过观察长线中的镱离子，科学家们发现了一些奇怪的事情。

周期性地交替推动镱离子的两个激光束将在系统中每两个周期重复一次，这在正常系统中是不可能的。

“这就像你轻轻摇动果冻，但不知何故，果冻会在下一个不同的周期做出反应。这难道不奇怪吗？”姚说道。

“但这是时间晶体的特征。在测试周期内，您定期驱动系统，但是由于系统同步的问题，您可能无法观察到系统的振动，直到它比测试周期长。

在不同的磁场和激光脉冲下，时间晶体可能会随着冰的融化而改变形状。

哈佛大学研究小组创造了不同的时间晶体。研究人员利用钻石中心密集的氮空位创造了时间晶体，但结果相似。

在两个完全分离的系统中获得的类似结果表明，时间晶体是一种完全不同的物质形式，而不仅仅是在一些狭窄而特殊的系统中由于好奇而观察到的现象印第安纳大学的Phil Richerme解释道。他没有参与与论文相关的研究。

对离散时间晶体的观察证实了我们可以在所有的自然范围内打破对称性，这有助于一些新的研究。

姚的设计已经发表在《物理评论快报》上，哈佛大学和马里兰大学对时间晶体的研究也在网上公布。

在此，我们纠正2017年1月31日的说法:以前，我们认为时间晶体的持续振动是基态的永恒运动，这是不准确的。特此更正。

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译晴空燕，转载必须得到授权。