摘要：研究人员在一份声明中表示，与以前的时间水晶不同，这些“迷幻的虎纹”是可见的。这为科学家们提供了一个探索这种奇异物质相位的新窗口，并且还具有许多实际应用，从电信到防伪设计和数据存储。研究人员于 9 月 4 日在《自然材料》杂志上发表了他们的发现。

时间晶体产生的可见图案可用于数据存储和防伪设计。

使时间晶体在显微镜下可见可以开辟一系列新的应用。 （图片来源：Getty Images）

科学家们已经开发出有史以来第一个人眼可见的时间晶体，有一天它们可能会出现在 100 美元的钞票上。

时间晶体从光线照射到液晶上时出现的扭结中出现——与 LCD 屏幕内部的扭结相同。

研究人员在一份声明中表示，与以前的时间水晶不同，这些“迷幻的虎纹”是可见的。这为科学家们提供了一个探索这种奇异物质相位的新窗口，并且还具有许多实际应用，从电信到防伪设计和数据存储。研究人员于 9 月 4 日在《自然材料》杂志上发表了他们的发现。

“它们可以直接在显微镜下观察到，甚至可以在特殊条件下用肉眼观察到，”该研究的主要作者、科罗拉多大学博尔德分校物理系研究生赵汉青在声明中说。

时间晶体由诺贝尔奖获得者物理学家弗兰克·威尔切克 （Frank Wilczek） 于 2012 年首次提出，它是在时间上重复的粒子组，就像其他晶体在空间中重复一样。这种行为对物理学家来说很有趣——物理定律在空间上完全对称，而且大部分在时间上都是完全对称的，无论它们在空间或时间上的方向如何，都会导致相同的结果。

但晶体打破了这种对称性，将自己排列在首选的空间方向上。这意味着，尽管物理定律保留了其潜在的对称性，但这些定律根据它们作用于晶体的方向为晶体创造了不同的结果。

就像晶体在空间中打破对称性一样，时间晶体在时间上打破它们。它们以量子力学允许的尽可能低的能量存在，并在两种状态之间振荡而不会减慢速度。

这些非凡的特性导致人们声称时间晶体是违反热力学第二定律的永动机，但事实并非如此。由光子或光粒子驱动的晶体不会失去或获得能量;照射到它们的所有光都会导致它们重复双态洗牌。

自从威尔切克提出提议以来，物理学家已经创造并研究了钻石、量子计算机和激发到其典型大小数百倍的铷原子内部的时间晶体。然而，这些晶体无法直接看到，而是通过激光的波动来研究。

为了设计可见的时间晶体，这项新研究背后的研究人员将液晶（行为既像固体又像液体的棒状分子）夹在两块涂有染料的玻璃之间。如果它们以正确的方式挤压在一起，这些分子就会形成扭结，可以四处移动，甚至表现得像原子一样。

“你有这些扭曲，你无法轻易消除它们，”研究合著者、科罗拉多大学博尔德分校物理学教授伊万·斯马柳赫在声明中说。“它们的行为就像粒子一样，开始相互作用。”

通过将光线照射在玻璃碎片上，科学家们使涂在玻璃碎片上的染料分子响应性移动并依次挤压液晶，形成数千个新的扭结，这些扭结在溶液中舞动，随着时间的推移，这些相互作用会定期重复。即使研究人员提高了或降低温度，扭结的运动也保持不变。

“一切都是无中生有的，”斯马柳克说。“你所做的只是照亮一盏灯，整个时间水晶世界就会出现。”

研究人员表示，除了基础物理学的进步之外，他们的新系统有朝一日可能会发展成“时间水印”，其独特的图案将使更高面额的钞票更难伪造。堆叠晶体还可以创建更复杂的图案，从而存储大量数据。

“我们现在不想对应用程序施加限制，”Smalyukh 说。“我认为有机会将这项技术推向各个方向。”

来源：科学研究前沿一点号