大家在日常生活中，經常接觸到物質的三種基本形态，即固态、液态和氣态，這三種物質構成了充斥着地球方方面面物體的基本特征。不過，随着科學技術的發展，科學家們逐漸意識到，宇宙中的有些物質，根本不能用固液氣這三種基本形态來揭示，于是創造出了若幹不常見但确實存在着、神秘而且奇特的物質狀态名稱，比如等離子态、超流體、玻色－愛因斯坦凝聚态、中子簡并态等等。

在過去的數年裡，世界各地的物理學家，一直在努力構建物質的另外一種狀态，即“時間晶體”。這種特殊的“晶體”，有别于像鑽石、金剛石那樣，在空間上以某種形式進行重複性的排列，而是在時間這個維度上，以某種特殊的形式重複排列，也就是說時間晶體可以随着時間而發生改變，但是會持續運動回到它最開始的相同形态，而在此過程中并不會吸收和釋放能量。

“時間晶體”這個名字，其實是科學家們對該種物質形态的形象稱謂，我們看上去這個名字，覺得天花亂墜，感覺利用它能夠實現時間的穿越，或者是通過這種晶體可以記錄曆史上所發生事件的信息，而實際上，“時間晶體”與這些都沒有關系，也實現不了這些功能。

說白了，時間晶體就是一種物質的新狀态，與固、液、氣等是并列的，這種新狀态，用物理學的相關定義表述，就是處于“非平衡态”的物質。

我們知道，日常生活中的一些晶體，包括金屬導體在内，它們不但是在空間上呈現重複排列的特征，而且當晶體中的原子處于最低能态時，是不會發生任何物質運動的，否則就會違背物理學中的一個重要定律－“時間平移對稱性”原則。所以，日常生活中我們遇到的晶體，以及其它絕大多數物質，都屬于“平衡态物質”。

而時間晶體則不同，它的組成原子，是在時間維度上進行着重複排列。如果我們假定其中的原子從一種狀态開始，那麼用激光去轟擊這個晶體，那麼其中的原子可能會翻轉到另外一種狀态，接着再翻轉過來，然後再翻轉成另外狀态，如此循環往複，在時間的維度上呈現周期性的變化規律，但是，在這樣的過程中，晶體中的原子，并不會從激光中吸收任何的能量。

即使我們什麼也不去做，那麼這種新形态物質，也會處于不斷的運動狀态中，其形态不斷地發生翻轉，過一段時間又回到原來的狀态，但是這個無限期的過程中也不會釋放和吸收任何能量。

因此，時間晶體就是一種“非平衡态”的物質，可且在能量最低的狀态下仍能發生運動的物質，因此也有科學家稱其為“量子時間晶體”。

宇宙中的絕大多數物質，都遵循着“時間平移對稱性”，用通俗的話來講，即一個物體，在沒有外界任何因素的幹擾下，在不同的時間對其進行物理性質測量，所得到的監測結果都是一樣的，比如金屬球的質量、一個電阻的電阻大小等等。

長期以來，人們普遍認為，物質的這種“時間平移對稱性”是不能被打破的，這畢竟是能量守恒定律的基石。到了2012年，美國理論物理學家弗朗克·韋爾切克（因在誇克粒子理論方面所取得的偉大成就，被評為2044年諾貝爾物理學獎）正式提出“時間晶體”的概念，認為自然界中存在着打破“時間平移對稱性”的物質。

2016年，美國馬裡蘭大學和哈佛大學的兩個研究團隊，發文稱制造出了符合“時間晶體”概念的物質。兩個研究團隊應用的方法不同，其中馬裡蘭大學的研究團隊，是利用激光交替晃镱原子核，使其進入穩定且能夠重複的自旋翻轉模式。而哈佛大學的研究團隊，是利用在鑽石中密集充入氮氣的方法，來制造成功“時間晶體”。

2017年，我國的科學家，在自然界中，首次發現了“時間晶體”的客觀存在。從此，時間晶體這種物質的存在形式，正式被列為自然狀态下存在的物質基本形态之一，

就在今年的7月份，谷歌公司與80多位物理學家聯合發文，宣稱利用“懸鈴木”量子計算機，構建了一個處于非平衡态、能夠長期存在，且打破離散時間平移性的離散時間晶體，進一步将時間晶體從證實存在，向着構建和應用的方向推進。

通過剛才的分析，我們可以看出，一般的晶體是一群分子或者原子，按照一定的規律在三維空間上呈現出周期性的有序排列，所以說一般晶體是空間三維對稱的。時間晶體除了空間三維對稱以外，在時間維度上也是對稱的，其中的原子每時每刻都在做着半于時間的周期性位移運動，就像時針裡的指針一樣，永遠循環往複。

但時間晶體有别于其它物質運動，那就是它的原子運動，雖然無時無刻不在進行，但不會從外界吸收或者向外界釋放任何能量，有的科學家指出，即使宇宙滅亡了，這種時間晶體微觀粒子随時間振蕩的運動，也不會停滞。那麼，這種晶體的性質，從明面上看，似乎與熱力學定律和能量守恒定律相矛盾，這種物質，難道不成還真的是有人苦苦尋找的“永動機”？

答案當然不是。我們之所以找不到“永動機”，是因為宇宙中沒有任何一種物質，在沒有任何能量輸入的情況下，可以維持在運動過程中的能量損耗。然而，時間晶體中原子的運動與其它物質的運動不同，它是處于一種最低能量态下的穩定運動，雖然其中的微觀粒子在運動，但是卻無法向外釋放能量，其内部永遠達不到熱平衡狀态，從而不斷地在時間和空間進行着重複排列，在任何時間點上，時間晶體内部的能量，仍是處于一種能量的守恒狀态，自然也無法向外做功，當然談不上是永動機了。

科學家們最近通過量子計算機，制造出了具備較長穩定性的“時間晶體”，雖然目前還不清楚時間晶體是否有實際的用途，但是通過量子計算機強大的微觀模拟規則能力，創造出體積更大、較長時間穩定存在的時間晶體，讓科學家們對今後研究時間晶體穩定性、可預測性成為了可能，同時還可能對量子計算機信息存貯和運算能力的提升發揮出積極作用。

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