我们身边最简单、最常见的物理物体之一就是普通的晶体，它是由排列成有序、重复的三维图案的原子集合体。盐、雪花以及手表里的石英都是晶体。今年早些时候，诺贝尔奖得主、麻省理工学院物理学家弗兰克·威尔切克（Frank Wilczek）提出，第四维度也可以被“结晶”：存在时空晶体。现在，一个物理学家团队提出了建造一个时空晶体的方法。
这非常奇特，但根据威尔切克今年二月在arXiv服务器上发表的理论，其物理学原理是说得通的。时空晶体就是一种物理物体，其规则、周期性的原子以规则、周期性的模式运动。它们将永远运动下去，无需外部输入。
一个基本的时间晶体可以只是一个由规则排列的原子组成的圆形阵列，这些原子以固定的间隔绕行到同一个位置。现在，加州大学伯克利分校的李聪（Tongcang Li）和他的同事们描述了这样一个系统。
他们提出了一种由铍离子组成的云，这些离子被困在一个电磁场中，迫使它们形成一个圆形图案。这些离子都带有相同的电荷，因此会相互排斥，在平衡状态下自然地排列起来。这足够简单。
但是，如果威尔切克的理论是正确的，那么即使将这些高度有序的原子冷却到接近绝对零度，它们也会运动起来。这是因为磁场会给它们一个微小的推动力，使它们永远运动下去。它们的旋转本身就赋予了它们时间维度。
威尔切克认为，处于最低能量状态的系统，可能略高于绝对零度，在空间中会是“冻结”的——所以如果它运动起来，就违背了时间对称性。例如，可以想象一个超导体，即使在其最冷、最低能量状态下也能携带电流。（威尔切克的论文还讨论了量子力学系统中的时间元素，这会迫使人们考虑虚数时间，或称 iTime……所以我们不深入探讨这一点）。他只是无法确定如何实际建造这样一个系统。
李等人提出的旋转的铍原子会以相同的速率永远旋转下去，只要它们所处的电磁场依然存在。这听起来像是永动机，但它不是一个永动机装置，因为你无法从这些原子中获得任何能量输出——它们已经处于可能的最低能量状态。
实际应用可能包括制造更好的时钟——一个永远运动、永远规律的模式将是一个非常精确的时间测量器。你只需要一个非常好的离子阱。
[来源：PhysOrg]
