摘要：就在刚刚，物理学界迎来一个石破天惊的概念：光，不仅可以像毛线一样被编织成复杂的“绳结”，还能排列组合，形成一种在时间和空间上都无限循环的四维“时空晶体”！

就在刚刚，物理学界迎来一个石破天惊的概念：光，不仅可以像毛线一样被编织成复杂的“绳结”，还能排列组合，形成一种在时间和空间上都无限循环的四维“时空晶体”！

是的，你没看错，你可能才知道时间晶体的概念，这时空晶体居然也发明出来了！这是新加坡和日本顶尖科学家联手发布的一项颠覆性研究，发表在8月21日《物理评论快报》上。他们找到了一种方法，将虚无缥缈的光，“固化”成一种前所未有的物质形态。

◆ 01 这团“光结”是如何实现的？

首先，这个能打结的光有个学名，叫霍普夫子 (Hopfion)。

是不是听着就很高大上？不要恐慌，我们来说人话。

你可以想象你吐出一个烟圈，它看起来像一个二维的环（比喻）。而霍普夫子，就像一个三维的“烟圈Plus版”——它不仅是个环，内部的能量和场还在以一种极其复杂的方式扭曲、缠绕，最终首尾相连，形成一个稳定完美的3D拓扑绳结。

它不仅仅是光，它是被赋予了“灵魂”和“骨架”的光。

这种结构的牛X之处在于，它受到“拓扑学”的保护。通俗讲，就像一个系死的绳结，你怎么晃、怎么挤，只要不把它剪断，这个结的形态就永远不会散。这种超凡的稳定性，让它成为了信息存储和传输的梦幻载体。

◆ 02 从一颗“独苗”到“晶体军团”

在过去，科学家们费了九牛二虎之力，也只能偶尔造出一个孤零零的霍普夫子。这就像你手里只有一块砖，根本盖不成摩天大楼。

而这次，新日联合团队实现了史诗级的跨越：他们设计的不是一块砖，而是整栋楼的“建筑图纸”——一套完整的方法论，可以将无数个“光结”整整齐齐地排列起来，形成晶体！

更绝的是，这还不是普通的晶体。我们常见的盐、钻石，都是在空间上重复排列的。而科学家们设计的这种“光结晶体”，不仅在空间（x, y, z轴）上重复，更是在时间（t轴）上呈现周期性的循环。

它就像一首在四维时空中播放的交响乐，每一个音符（光结）都在正确的时间、正确的位置出现，生生不息。

◆ 03 点亮“时空晶体”的魔法咒语

这么逆天的技术，究竟是怎么实现的？秘诀其实只有两个词：双色光和节拍。

魔法材料：双色光 (Bichromatic light)

研究人员创造性地使用了一束包含两种不同颜色（也就是不同频率）的光束，并将它们叠加在一起。

魔法咒语：时间的节拍 (Temporal Beating)

两种频率的光相遇，会产生一种叫做“拍频”的现象，形成周期性的能量搏动，就像心跳一样。

科学家们就是利用这个时间的“节拍”作为指令。他们将两种颜色的光分别塑造成特定的空间形状，巧妙地设计它们的偏振和相位。于是，在每个“心跳”的瞬间，光场就会自动“拧”成一个完美的霍普夫子绳结；心跳过后，又恢复原状，等待下一个节拍的到来。

如此循环往复，一个沿着时间轴无限延伸的“时空晶体”就诞生了。

更进一步，他们还设计了通过微型天线阵列在远场生成真正的三维时空晶体的方案，让科幻照进现实。

◆ 04 它将如何改变我们的世界？

别以为这只是物理学家的狂欢，这项技术一旦成熟，将可能颠覆我们的生活：

超高密度数据存储：目前的前沿技术“斯格明子”存储是二维的。而霍普夫子是三维的，理论上能以更高的维度和更复杂的方式编码信息，数据存储密度有望实现指数级增长。未来的硬盘可能只有指甲盖大小，却能装下整个国家图书馆。

绝对安全的通信：由于“拓扑保护”特性，用霍普夫子传输的信息几乎不受干扰，堪称宇宙中最稳的“快递小哥”。

更多黑科技：从操控单个原子的“光镊”，到探索全新的光与物质相互作用，这扇门背后，是一个充满无限可能的全新物理世界。

从一个概念到一项技术，再到改变世界，每一步都源于这样一次次“脑洞大开”的科学探索。今天，我们有幸见证了“时空晶体”的诞生，或许，这就是开启下一个信息纪元的钥匙。

参考文献：

Wenbo Lin, Nilo Mata-Cervera, Yasutomo Ota, Yijie Shen, Satoshi Iwamoto. Space-Time Optical Hopfion Crystals. Physical Review Letters, 2025; 135 (8) DOI: 10.1103/hh5s-cprt

来源：徐德文科学频道