北京時間（jiān）2月24日消（xiāo）息，據國（guó）外媒體（tǐ）報道，美國麻省理工學院著名理論物理學家、諾貝爾物理學獎得主弗朗克-韋爾切克近（jìn）日發表最新（xīn）研究成果稱，可做周期性運動的“時間晶體”可能（néng）確（què）實存在。相對於普通的三維空（kōng）間晶體而（ér）言，所謂的“時間（jiān）晶體”是（shì）指一種在第四維空間（jiān）(即時（shí）間)也存在周期性重（chóng）複運（yùn）行的結構。研究人員認為，這種神奇的結構類似於永動機，處於一種永動狀態，但（dàn）並不違背能量守恒定律。

      從鑽石到雪（xuě）花等，晶體在自然界非常普遍。這些物質原子整齊地排列，在三維（wéi）空間上呈周（zhōu）期性重複的圖（tú）案，讓它們形成了非常美麗的外觀。這些三維（wéi）空間的晶體在科技（jì）領域（yù）也是（shì）重要的研究和（hé）應用材料。諾貝爾物理學獎得主弗朗（lǎng）克-韋爾切克在這項重要研究中認為，自然界可能也存在第四維空間的晶體，即“時間晶體”，也就是在第四維呈周期性重複運動（dòng）的結構。

      根據（jù）物理學家的觀點，一個時間晶體應該是一種自然的物體，它的要素成份以一種重複性模式在運動。像萬（wàn）花筒一樣，其中的碎片一直（zhí）在（zài）循環往複地旋（xuán）轉形（xíng）成各種美麗的圖案；或者像時鍾一樣，其時針每12小時（shí）完成360度旋（xuán）轉。不過，與時鍾或其他有不斷運動部件的普通物體不同的是，時間晶體是在自己的永動機製的支持下實現（xiàn）永遠運動，而這（zhè）種永動機製必須要符合物理學定律。

      這樣的怪異物體令人感到不可（kě）思議，難以理解，大多數人此前更（gèng）是（shì）從未想（xiǎng）像（xiàng）過。但是，韋爾切克認（rèn）為，它們可能已經存在於自然界中，或很快將通（tōng）過工程手段人工合成，而（ér）且可能存在多種類型的時間（jiān）晶體。韋爾切克（kè）解釋說，“最簡單的實現形式就是，某種係統，它的幾何學特征讓它能夠（gòu）做（zuò）環形運動，一（yī）定時間（jiān）後又（yòu）回到原來的位置。某種更複雜的（de）結構，可（kě）能就是一組原子，它們在三維空間中做無（wú）規律自由（yóu）運動（dòng），但是它們都會周期性（xìng）地回到自己的始發點。”

      關於時間（jiān）晶體的特點，韋爾切克認（rèn）為，它的（de）運動應該不消耗任何能量（liàng），相反，它應該處於一種穩定的最小（xiǎo）能量狀態，就像鑽石和其他傳統（tǒng）的晶體一樣。即使這（zhè）樣，它仍然是（shì）處（chù）於（yú）一種永（yǒng）動狀態。不過，韋爾切克也表示，時間晶體與永動機並不一樣，時間晶（jīng）體並不違背能（néng）量守恒定律。“通常情況下，所謂的永動機肯定不會長久，因為（wéi）它們並不是處於一種基態，它們的能量（liàng）會隨著運動而消耗，最終能量會消耗殆盡。在時間晶體中，能量（liàng）是守恒的，因為（wéi）沒有任何能量被移走。神奇的是，在這（zhè）些物體中，能量有自己最（zuì）小化配置，但是（shì）物體中原子的運動速率並非為零。”

      韋爾切克在論文中辯解稱，時（shí）間晶體遵循（xún）一種被物理學家稱為“時間（jiān）對稱破缺”的理論。這種理論（lùn）就是：無論在空間上你在哪裏，還是時間上你（nǐ）在哪裏，物理學原理都同樣適用。你可以（yǐ）實施一項物理（lǐ）學實驗，可以進行某（mǒu）些測試，然後帶上這些（xiē）實驗設備轉移到任何方向一個任意短距離內的地方，或者在（zài）短時間內等待（dài）任（rèn）何時（shí）長後（hòu）再次進行某些實驗，在所有這些實驗中你應該得到同樣（yàng）的結果。在這種情況下（xià），時間和空（kōng）間被（bèi）稱為完美（měi）對稱。韋爾切克（kè）的重要觀（guān）點是，能夠打破時間對稱性的晶體也是可以存在的。在最（zuì）近發表的兩篇論文中，韋爾切克通過數學方法對其進行了驗證。

      普通的晶體通常都是非完（wán）美的。因此，韋爾切克認為，有可能發現或（huò）製造出一個非完美的時間晶體，即這個（gè）物體可以以一種近圓形方（fāng）式運動（dòng），但是會有輕微的波折，因此（cǐ）在相當長的時間內它會緩慢地輻射出少（shǎo）許能量。不過，韋爾切克（kè）也表示，真正的（de）時間（jiān）晶體可（kě）能也存在於自然界中，最有可（kě）能先在實驗室（shì）中實現。

      由於這（zhè）種晶體的形成條件過去苛刻，而且很少有人能夠理解，因此現在談論它們的用途還為時尚早。韋爾切克表示，“當前的研究就是去發現理（lǐ）論上的（de）可（kě）能性。接下來，如果大自然是仁慈的，而且（qiě）有幽默感的話，那（nà）時間晶體就會很快在某個地方出現。為（wéi）了幫助那些（xiē）試圖通過實驗方式驗證的人，我們首先應該為他們提供指導，建議哪（nǎ）些材料最有希望實（shí）現。”

      韋爾切克的兩篇（piān）最新論文發表於arXiv網站上，其中一篇的聯合（hé）作者是美國肯塔基大學物理（lǐ）學家阿（ā）爾弗萊（lái）德-沙皮爾。兩位物理學家計劃近期將論文發表於《物理評論快報》上。