连续时空晶体的空间构型、时间周期性与多体相互作用。

想象一只无需电力驱动却能永恒自转的钟表，现在这不再是科幻设定?？坡蘩啻笱Р┒路中５奈锢硌Ъ以谧钚卵芯恐?，利用我们手机屏幕里常见的液晶材料制造出了这样的时钟——至少是人类目前能实现的最接近该设想的装置。该团队成功创造出一种全新的“时间晶体”，这也是人类历史上第一次能用肉眼直接观察到的时间晶体。

相关研究已于2025年9月4日成功发表在国际顶尖期刊《自然?材料》上，该研究的第一作者为科罗拉多大学博尔德分校物理系研究生赵汉卿（Hanqing Zhao）。

时间晶体是一种特殊的物质相态，在这种奇特的物质相态中，原子或其它粒子始终处于持续运动状态。研究人员并非首个制造出时间晶体的人，但他们的成果是人类首次能够通过显微镜直接观察，甚至在特定条件下可以用肉眼看到，这可能会开启一系列技术应用。

在研究中，科学家设计出填充有液晶的玻璃腔室——这些棒状分子兼具固体与液体的特性。在特定条件下照射光源时，液晶会开始旋转流动，形成随时间重复的规律性图案。在显微镜下，这些液晶样本宛如迷幻的虎纹，能持续运动数小时之久——恰似那永不停歇的旋转时钟。

正如研究人员描述的那样：“只需照射一束光，整个时间晶体世界便会显现?！?/span>

空间与时间中的晶体

在向列型液晶系统中观测拓扑孤子型CSTC现象。

时间晶体听起来像是科幻小说中的产物，但其灵感源自天然晶体，如钻石或食盐。

诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克（Frank Wilczek）于2012年首次提出时间晶体概念。传统晶体可视为“空间晶体”——例如构成钻石的碳原子在空间中形成极难破坏的晶格结构。

维尔切克设想能否构建出类似结构的晶体——不同之处在于其有序性存在于时间维度而非空间维度。此类晶体中的原子即使处于静止状态，也不会形成晶格结构，而是永不停歇地循环运动或转变，如同无限循环的GIF动画。

维尔切克最初构想的晶体无法实现，但此后数年间，科学家已成功创造出接近该理论的物质相态。

例如，在2021年，物理学家利用谷歌的Sycamore量子计算机构建出特殊原子网络。当团队用激光束轻触这些原子时，它们便产生了多次重复的波动现象。

跳舞的晶体

CSTCs对时空扰动的稳健性

在这项新研究中，研究人员试图探索能否用液晶实现类似的壮举。

据介绍，若以恰当方式挤压这些分子，它们会紧密聚集成团形成扭结。令人惊奇的是，这些扭结会移动，在特定条件下甚至能像原子般行为。并且这些扭结一旦形成就难以消除，它们像粒子般相互作用。

在实验中，研究人员将液晶溶液夹在两片涂有染料分子的玻璃板之间。单独放置时，这些样本基本保持静止。但当团队照射特定光线后，染料分子改变取向挤压液晶，瞬间催生出数千个新扭结。

这些扭结随后通过极其复杂的步骤开始相互作用。想象简·奥斯汀小说中舞厅里的舞者：成对分离、旋转穿梭、重新聚合，周而复始。这些时序模式还具有异常顽强的稳定性——研究人员可随意调节样本温度，而不会扰乱液晶的运动轨迹。

CSTCs的自发对称性破缺。

这正是时间晶体的妙处，只需创造一些并不特别的条件，照射一道光，整个过程就发生了。

研究团队指出，此类时间晶体具有多种实际应用前景。例如可将这些材料添加到纸币中以增强防伪性——若想验证百元钞票真伪，只需将光线照射在“时间水印”上，观察显现的图案即可；又或者通过叠加多种不同时间晶体，创造出更复杂的图案，这可能使工程师得以存储海量数字数据。目前研究团队表示不愿限制这项技术的应用前景，他们认为这项技术在各个方向都存在拓展空间。

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