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時間晶體:你是時間的主人嗎?——向輝

(2025-11-24 00:37:14) 下一個

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晶體,無處不在。

在我們的周圍隨處都可以發現晶體,它們不僅包括珠寶店裏美麗昂貴的飾品,也包括廚房中熟悉到不引人注目的食鹽。也許你很難想象組成食鹽的最小單位竟然是一個正方體,因為我們在吃鹽的時候並不會感覺到它們的存在,但是你的確可以想象像剝柑橘瓤一樣單獨剝出一個個尺寸極其微小氯化鈉正方體。

晶體最基本的特征是周期規律性,即組成晶體的原子、離子或分子在空間中按一定的規律周期重複地排列。作為晶體的最基本的單元,晶胞在整個點陣中有規則地重複出現,說明空間平移對稱性是晶體結構的基本屬性。

晶體的一些基本性質取決於將分子聯結成固體的結合力,這些力通常涉及原子或分子的最外層的電子的相互作用。如果結合力強,晶體有較高的熔點。如果它們稍弱一些,晶體將有較低的熔點,也可能較易彎曲和變形。

2

什麽是空間晶體呢?

在經典體係中,空間平移不變性導致了動量守恒;在量子係統中,空間平移不變性則意味著所有本征態在空間的均勻分布。當一個量子係統中的量子粒子的數目非常巨大的時候,任何一個微小的擾動會導致該體係出現自發性的對稱性破缺。

對空間晶體而言,一個極其微小的擾動會導致原本連續型的空間平移對稱性出現自發性破缺,使其轉變為離散型的空間平移對稱性。這時,我們才可以計算一個量子體係的壽命。

一顆鑽石何時不再晶瑩剔透呢?這需要把它孤立起來,然後等待每個波包的擴散,這個過程大概是五千年。不過,由於你的鑽石並非與外界完全隔離,所以它的壽命要更為久遠。

3

什麽是時間晶體呢?

2012年,諾貝爾物理學獎得主弗朗克·韋爾切克提出時間晶體的概念。他問,是否存在一種在時間平移對稱性上具有自發性破缺的體係?換句話說,一個多體係統是否會在時間的維度上自組裝,並自發地進行一種周期性的運動?

要想理解韋爾切克的想法,我們需要對時間和空間進行換位思考。對空間晶體而言,我們會在一個特定的瞬間觀察到它在空間上呈周期性運動。對時間晶體而言,我們會在一個特定的空間位置觀察到它在時間上呈周期性運動。

韋爾切克最初的想法是,在最低的能量狀態下製造一個與時間無關的多體係統。可是,一個與時間無關的多體係統可以一邊運動,同時又占據最低的能量狀態嗎?這是不可能的。反對者認為,如果這個多體係統處於基態或熱平衡態,那麽讓它自發地形成隨時變化的周期性結構是不可能的。因此,後續的研究工作主要集中在非平衡態的離散型時間平移對稱性的體係。

2016年,加州大學柏克萊分校的Norman Yao提出建構時間晶體的藍圖,這個藍圖隨後被來自馬裏蘭大學的Christopher Monroe和哈佛大學的Mikhail Lukin的兩個科研團隊采用,他們成功創造出離散型時間晶體。2018年,芬蘭阿爾托大學的科學家發表了一項研究,他們在低溫下觀察到準時間晶體到超流時間晶體的轉變。

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時間晶體是一個開放係統,是四維晶體,它與周圍環境保持非平衡態。

時間晶體顯然不是永動機,如果人們把那個微小的擾動拿去,那麽時間晶體不再呈現周期性的運動,很快它就回到了基態,也沒有任何能量可以從中提取出來。

對於時間晶體,人們有許多幻想。是否可以把它製作成時光唱片,永久的保存人的記憶,並且循環播放那些過去美好的時光?有人幻想將來有一天宇宙會進入了永遠黑暗、永遠寒冷的熱寂狀態,當一切物質都無法獲得使自身運行的能量,時間晶體是否仍然不受影響,繼續工作下去?

時間晶體,一旦被製造出來,是否意味著它將獨立地永遠存在下去,不再受到製造者的任何影響?誰是時間晶體的主人?難道它是自己的主人嗎?

5

時間是什麽?誰又是時間的主人呢?

傳道者說,天下萬物都有定期,凡事都有定時。出生有時,死亡有時;耕種有時,拔出有時;…… 沉默有時,發言有時;愛慕有時,憎惡有時;爭戰有時,和好有時。

聖經告訴我們,太初上帝奠立大地的根基,祂親手創造諸天。作為造物主的上帝是自有永有的,在宇宙開始了它的存在的那一刻之前,上帝是存在的。

忙碌的人們是時間的主人嗎?傳道者說,上帝給世人重擔使他們忙碌不休。上帝使萬事各按其時變得美好,又把永恒的意識放在人心裏,人卻不能測透上帝從始至終的作為。

6

出生有時,死亡有時。

保羅曾經對雅典人說:“各位雅典人,……這位創造宇宙萬物的上帝是天地的主宰,並不住在人手建造的廟宇裏,也不需要人的侍奉,因為祂一無所缺。祂將生命、氣息和萬物賜給世人。祂從一人造出萬族,讓他們散居世界各地,又預先定下他們的期限和居住的疆界,以便他們在其間尋求祂,或許他們可以摸索著找到祂。”

保羅指出上帝預先定下每個人的時間(壽命)和空間(居住的疆界),目的是讓人在有限的時間內和空間中來尋求祂。人真的尋求上帝嗎?聖經上又說,沒有人明白,沒有人尋求上帝。這意味著基督徒同樣不是因為尋求上帝而成為基督徒的,因為人人偏離正路,變得毫無價值。

保羅說:“上帝以往不鑒察世人的無知,現在則命令世上所有的人都要悔改。因為祂已經定了日子,要借祂所設立的耶穌基督按公義審判這個世界。祂叫耶穌從死裏複活,給了全人類可信的憑據。”

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爭戰有時,和好有時。

每個基督徒都曾經與上帝爭戰,是上帝的敵人。筆者曾經也同樣隨從罪惡的本性,放縱肉體和心中的私欲,是一個惹上帝發怒的人。不是因為人愛上帝,乃是因為上帝愛世人。因為上帝有豐富的憐憫,在我們處處與祂為敵的時候,祂卻借著耶穌基督的血向我們伸出和好之手,也借著十字架消除了人與人之間的敵意。

福音,這能讓人與上帝和好的好消息,雖然聽到的人成千上萬,最後信的人卻是少數。這些雅典人一聽見耶穌從死裏複活的福音,有些人就嘲笑保羅,不過也三四個人跟隨保羅,信了耶穌,其中有丟尼修和戴瑪麗。

無論一個人獲得多麽偉大的成就,這些成就不能存到永遠,不是因為它們早晚會被忘記,而是因為天地都要消亡。惟有上帝才是時間真正的主人,因為天地都會像衣服漸漸破舊,上帝要像卷外衣一樣把天地卷起來,惟有耶穌基督永不改變。

親愛的讀者,你願意獨立於上帝之外,拒絕福音並繼續做自己的主人,以至於永遠地與造物主隔絕嗎?還是你願意認真思考福音和人生的意義,以嚴謹的態度欣然接受福音,把時間的主權交給上帝,讓祂來掌管我們的生命,並永遠與造物主在一起呢?

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