時(shí)間晶體，這個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)得主弗蘭克·威爾切克2012年提出的科幻概念，終于從理論走向可見現(xiàn)實(shí)！美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校的物理學(xué)家們，利用液晶材料和一束光，創(chuàng)造出首個(gè)肉眼可見的“時(shí)間晶體”。這種奇異物質(zhì)能在沒有外部能量輸入的情況下，永動(dòng)循環(huán)形成時(shí)間圖案，持續(xù)數(shù)小時(shí)不衰減！這項(xiàng)突破不僅顛覆了我們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)知，還可能革新防偽技術(shù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

時(shí)間晶體：時(shí)間中的“永動(dòng)機(jī)”

傳統(tǒng)晶體如鉆石或食鹽，在空間中形成重復(fù)的原子格子。而時(shí)間晶體則在時(shí)間維度“結(jié)晶”：其組成部分如原子或粒子，會(huì)無休止地循環(huán)運(yùn)動(dòng)，形成像GIF動(dòng)畫一樣的重復(fù)圖案，即使處于“靜止”狀態(tài)。過去的時(shí)間晶體多藏于量子計(jì)算機(jī)或不可見微觀世界，但這次，研究團(tuán)隊(duì)讓它“現(xiàn)身”顯微鏡，甚至在特殊條件下直達(dá)肉眼！

如何“點(diǎn)亮”這個(gè)奇跡？

領(lǐng)銜研究的博士生韓青·趙（Hanqing Zhao）和物理教授伊萬·斯馬柳赫（Ivan Smalyukh）使用了一種介于固體和液體之間的“液晶”——由棒狀分子組成。實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單：將液晶溶液夾在兩片涂有染料的玻璃之間。用特定光照射，染料分子改變方向，擠壓液晶產(chǎn)生成千上萬的“扭結(jié)”（kinks），這些扭結(jié)像粒子一樣互動(dòng)：成對(duì)分離、旋轉(zhuǎn)、重合，再分離……形成自維持的循環(huán)模式。整個(gè)過程無需額外能量，圖案可穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)小時(shí)，即使溫度變化也巋然不動(dòng)！

趙博士興奮地說：“它們能在顯微鏡下直接觀察，甚至在特殊條件下，用肉眼就能看到?！?/p>

實(shí)驗(yàn)“黑科技”揭秘

研究團(tuán)隊(duì)在玻璃池中填充液晶，涂層染料遇光“擠壓”分子，形成不規(guī)則彩色條紋。扭結(jié)間的復(fù)雜互動(dòng)誕生了這些“粒子狀拓?fù)涔伦印?，它們頑強(qiáng)抵抗破壞，形成時(shí)間晶體的核心。斯馬柳赫教授感嘆：“一切從無中生有。你只需照一束光，整個(gè)時(shí)間晶體世界就浮現(xiàn)了?！?/p>

這項(xiàng)成果于2025年9月4日發(fā)表在《Nature Materials》上（DOI: 10.1038/s41563-025-02344-1），題為《Space-time crystals from particle-like topological solitons》。

應(yīng)用前景：從防偽到大數(shù)據(jù)

這項(xiàng)可見時(shí)間晶體打開了無數(shù)大門：

• 防偽神器：嵌入鈔票中，光照激活“時(shí)間水印”，驗(yàn)證真?zhèn)危鎰e假幣煩惱。
• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)革命：層層疊加多個(gè)時(shí)間晶體，形成復(fù)雜圖案，存儲(chǔ)海量數(shù)字信息，效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硬盤。
• 更廣潛力：斯馬柳赫表示：“我們不想限制應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)能在各種方向大放異彩?！?/li>

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅是物理學(xué)的里程碑，更是人類對(duì)宇宙奧秘的又一征服。時(shí)間晶體，正從科幻走進(jìn)生活！

參考來源：DOI：10.1038/s41563-025-02344-1