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漫画 | 时间我懂，晶体我也听过，可时间晶体到底是个啥？
2017-04-22
菠萝科学奖 中科院物理所
这是Sheldon的第31篇漫画，所有图片大约1.9MB。
都别买钻石了， 我们发现了更永恒的东西！
“钻石恒久远， 一颗永流传”， 这是商家为了让你掏光钱包， 而打出的营销广告。
旷世巨钻， 不过是碳。
当温度达到850摄氏度时， 它就会化成一缕青烟。
为了寻找真正的永恒， 加州大学伯克利分校的姚颖团队，
基于相互耦合的一维自旋链系统， 第一次通过实验造出了“时间晶体”， 在时间这个维度上 它才是物质的一种永恒状态。
菠萝科学奖组委会， 只有一位理论物理博士 真正理解这个概念。 （这个博士就是俺们公众号的男猪脚）
但是他无法清楚地表述给我们， 所以我们也说不清。
但鉴于它很酷， 菠萝科学奖组委会决定授予他们， 2017•菠萝科学奖物理学奖。
要想理解时间晶体， 咱们得先讲讲什么叫空间晶体。
比方说， 我们每天喝的水， 呼出的水蒸气， 在常温下是液态或气态的。 水分子的排列方式都很凌乱， 这些都不是晶体。
但是如果把水往冰箱里一放， 水分子的运动就会越来越慢， 渐渐地自动排列整齐， 形成周期性的有序结构。 所以， 冰就是一种晶体。
2012年， 理论物理学家维尔切克， 在给学生上课时忽然想到，
如果一个物质不是在空间上， 自发地排列成有序结构， 而是随着时间流逝， 自发地周期性变化，
那岂不是可以称为 时 间 晶 体！
实际上， 要想造出时间晶体， 就得让物质始终不能达到， 热平衡的状态。
要想不达到热平衡， 就得从外界输入驱动力， 让物质变得混乱， 远离热平衡态， 但又不能让物质吸收驱动力的能量。
姚颖和他的合作者， 用一串镱离子， 首次实现了这种状态。
严格地说， 这种状态跟维尔切克 设想的情况不太一样， 所以叫做“离散的”时间晶体。
乍一看， 这一种时间晶体， 有种虚假宣传的嫌疑。
因为它的运动周期2T， 是由周期为T的激光造成的， 不像是自发形成的。
然而奇怪的是， 如果向激光之中加入一些噪声， 干扰原子自旋的翻转方向， 这种2T的周期仍然能稳定存在。
如果是普通的物质， 肯定跟着噪声一起乱套了， 不可能保持原来的周期。
这就说明， 时间晶体形成的周期中， 确实有自发的因素。
在物理学中， 时间是一个特殊的概念。 它总是向前流逝， 从不停下， 也从不倒流。
美编：菠萝科学奖是一个好玩的又正经的奖项。它以“向好奇心致敬”为口号，奖励那些有想象力、有趣的科学研究成果，唤起人们对科学的好奇心和热情，被称为中国版的“搞笑诺贝尔奖”。过往的获奖研究有：数钱可以减轻疼痛；一根棒棒糖可以舔多少次；游泳池里有多少尿液等等，有兴趣的可以去扫下面的二维码去看看。 当然，我肯定不会告诉你颁奖晚会上还有钢管舞秀。还是全网直播哦。
制作：Sheldon科学漫画工作室
本文使用的所有文字和图片未经允许不得转载，违者必究！违者必究！违者必究！违者必究！（重要的事情说四遍）
来源：本文转载自《Sheldon》微信公众号
编辑：huashan
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发表于 2017-4-21 22:15
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