Когда слышишь словосочетание кристалл времени первым делом на ум приходит - вау, наконец-то получилось найти то, из чего конкретно состоит временная часть пространственно-временного континуума. Кажется, что это понятие является результатом квантования и теперь наконец-то мы можем не считать время абстрактной величиной. Ведь оно подобно газу, состоящему из частиц, состоит из кристаллов времени.
Но радоваться рано. Понятие кристаллы времени куда ближе к материаловедению, нежели к голой квантовой физике и осознанию устройства времени как физической сущности.
Что называется кристаллом времени
Этот термин изначально родился как гипотетический. Все мы помним, что в нашем (понятном нам) пространственно-временном континууме существует 3+1 измерение. 3 - это длина, ширина, высота и 1 - это притянутое за уши время.
В 2012 году лауреат Нобелевской премии по физике Фрэнк Вильчек предположил, что самый обычный кристалл из мира материаловедения, который обычно тоже описывается тремя измерениями (что вполне логично, представьте себе кубик, он описывается и длиной, и высотой, и шириной), может существовать ещё и в четвертом измерении. Четвертое измерение - это время. В нём тоже что-то должно повторяться. Предполагалось, что кристалл в процессе существования может меняться/измеряться не только в трех измерениях, а ещё и в четвертом.
Если вы думаете о кристаллах в пространстве, то вполне естественно также подумать о классификации поведения кристаллов во времени
Так сказал Фрэнк.
Тут особое внимание нужно уделить слову "меняться". Это довольно сложно осознать. В плане геометрии всё легко представить - кристалл тупо повторяется во все три стороны и это можно померить линейкой. Как быть со временем?
Время тут выступает, в общем-то, как и время при движении велосипедиста по дороге. Помимо того, что элементы структуры кристалла повторяются в трёх направлениях и одинаково, их пространственное поведение ещё подчиняется стандартным движениям, происходящим за стандартное время. Вот только есть тут ключевая особенность.
Движение - это штука, к которой уже пора бы привыкнуть в мире кристаллов. Мы помним и про тепловое движение, и про столь сложное понятие, как спин. У каждой частицы есть спин, а квантовая физика заставляет эти спины регулярно меняться. Но теперь представьте, что при некоторых условиях (каких - это тема для докторской диссертации), спины группы частиц единожды выровнялись и больше не меняются, зато частицы регулярно пульсируют. Их состояние можно перевернуть, например, лазером. И они будут пульсировать, но с противоположными спинами.
Частицы кристалла времени движутся по регулярному повторяющемуся циклу, не сжигая никакой энергии. Это следует даже из механики, потому что работа не совершается.
Поэтому, в англоязычной Википедии можно найти такую характеристику кристалла времени:
Кристалл времени представляет собой систему частиц с наименьшей энергией, в которой частицы находятся в повторяющемся движении. Система не может потерять энергию и остановиться, потому что она уже находится в своем квантовом основном состоянии. Из-за этого движение частиц на самом деле не представляет кинетическую энергию, как другое движение.
От себя добавлю, что именно это уместно назвать пульсацией.
Это обстоятельство отличает кристалл времени от обычного кристалла! Внимательно прочитайте цитату. Все частицы находятся в движении и мы это упомянули выше, но только кристаллы времени не испускают при этом энергию, а значит не тратят её.
Для понимания - представьте себе, что обычный кристалл работает как заводные часы и тратит энергию. Это приводит к остановке часов, а кристалл времени не тратит энергию :) Это вечные часы.
Идея эта сначала была воспринята как гипотеза, а некоторые особенно злые товарищи начали писать злые разоблачающие статьи. Но в 2018 году удалось в лабораторных условиях создать такой кристалл времени. В общем-то, ученые тогда отметили, что создание такого кристалла и его существование в реальности намного более простая штука, нежели предполагалось.
Чем нам полезен кристалл времени?
В общем-то, кристалл времени сродни вечному двигателю, работающему на специфической конструкции от самой природы.
Мы уже сказали, что если кристалл времени запихнуть в часы, то такая штука будет работать неограниченно долго. По крайней мере, на данной стадии изучения этой специфической структуры складывается такое впечатление. Ведь по идее, вечный двигатель существовать не может. Правда и квантовая суперпозиция существовать не может, если исходить из здравого смысла :)
Из сказанного следует, что кристаллы времени вполне себе могут выполнять необходимые функции в квантовом компьютере или являться основной движущей силой в сверхточных квантовых часах.
#научпоп #квантовая физика #материаловедение
Пожалуйста, подпишитесь и обязательно возвращайтесь за новым контентом на проект! Возврат подписчика сейчас очень важен для существования канала! Виноват ДЗЕН...
Присоединяйся к моей телеге и читайте лучшее на бусти проекта!
Статьи по теме на канале:
Ещё кое-что полезное:
- Путеводитель по научно-популярным каналам ДЗЕНа: смотрите здесь
