タイムクリスタルは、通常のクリスタルの空間での繰り返しパターンと同様に、時間の繰り返しパターンです。それらは、2012 年にノーベル賞を受賞した物理学者フランク ウィルチェックによって最初に理論化されました。タイム クリスタルは物質の新しい状態であり、テクノロジーやコンピューティングに応用できる可能性があります。
まるで SF 映画から飛び出してきたようなサウンドですね。
しかし、信じられないかもしれませんが、タイム クリスタルは現実のものです。タイム クリスタルの話は、アイデアと理論を組み合わせ、法則と基礎を修正し、それらを原始的/以前の理解に限定せずに、さまざまな思考の流れが融合するときに、どのように進歩が起こるかの美しい例です。
(写真提供:スタートレック)
この記事を続ける予定がある場合は、最初に言っておきます… これはおとぎ話でもサイエンスフィクションでもありません。最後に、タイム トラベル ポータルの魔術師のレシピはありません。この記事では、代わりに、人間の知性に関するかなり複雑で繊細な理解と、物質の物理的理解の領域における卓越性について説明します。
まず、結晶の非常に異なる 2 つの形態を見ていきます。化学結合、結晶格子、および構成に基づいて作成された分離とは異なり、量子を作成することを選択します。
スペース クリスタル
これは、「通常のクリスタル」のかなり軽薄な名前です。
(写真提供:フィオナ・ストーリー/ウィキメディア・コモンズ)
スノーフレーク、ダイヤモンド、ルビー、オパール、ヒスイ、サファイア、真珠、そして謙虚な塩でさえ、これらの通常の結晶のすべての例です.このリストに追加できる100以上の宝石と半貴石の名前があるかもしれません.自然は地球上で独創的かつ偉大な芸術家であり、複雑でありながら素晴らしい実体の素晴らしい創造者です。
(写真提供:MarinaVladivostok/Wikimedia Commons)
これらの結晶は、半透明の色合いや輝きのおかげで特に魅力的かもしれませんが、その真価は顕微鏡でしか観察できません。結晶性固体は、隣接する原子、イオン、または分子の複雑で幾何学的に配向された構造で構成されています。これらは、結晶格子と呼ばれる微視的構造の高度に秩序化された集合体です。これらの構造が繰り返され、あらゆる方向に周期的に広がり、時間によって段階的に変化せず、平衡段階に留まることから、この名前が付けられました。
タイムクリスタル
タイム クリスタルは、物理学が偶然見つけた最もクールなものの 1 つと見なすことができます。それらは、研究者が過去に研究したものとはまったく異なる「非平衡」相のまったく新しい世界への入り口です。
タイム クリスタル予想されるように、規則的な繰り返しパターンを形成する原子または分子の配置です。それらはしばらくの間 1 つの構成にとどまり、その後別の構成に反転し、終わりのないサイクルを行ったり来たりします。
これはどういう意味ですか?
物理法則は対称性を中心に展開します。行動の瞬間は、環境に関係なく、平等な反応を生み出します。これは基本的なニュートン物理学であり、私たちが宇宙をどのように知覚するかを支配する基本的な法則です.
科学者たちは、分子が、結晶の生成に関与する法則を規制する従来の時間変換された対称性を破ることができるかどうか疑問に思いました.水晶や食塩などの通常の結晶は、立体的に構成された結晶です。それらの原子/分子は、予測可能な周期系に配置されています。
一方、タイムクリスタルは原子レベルで異なります。それらの原子は周期的に回転し、脈動する力によって方向が変わり、文字どおり古いおじいさんの時計のように反転します。
顕著なタイプの物質
タイム クリスタルは、絶えず変化し、定常状態に達することのない量子粒子の集合体と見なすことができます。このようなシステムは、通常、他の種類の問題を混乱させるランダムな相互作用から安定性を引き出します。
既知の物理法則は、空間と時間のすべての点に均等かつ対称的に適用されます。ただし、特定のシステムはその対称性に違反しています。磁石の中では、原子のスピンがすべての方向を曖昧に指すのではなく、一列に並んでいます。同様に、鉱物結晶では、原子は空間内の特定の位置を占めますが、わずかな衝撃の後、結晶は空間内で対称性を維持できなくなる場合があります。変換によって構造特性が変化する場合、物理学者はそれを対称性の破れと呼びます。これは、完璧ではない自然界のいたるところにあります。
興味深いことに、タイム クリスタルは進行中の研究の理想的な候補であり、想像以上の可能性を秘めています!
現実世界でのアプリケーションの見通し
ここまでで、タイム クリスタルがどのようなものか疑問に思われるかもしれません。それは実際に私たちの時空間に存在するのでしょうか?それとも、その存在を否定するにはあまりにも有望な、単なる架空の存在なのでしょうか?
まず第一に、タイム クリスタルについて理解しておくべき最も重要なことは、タイム クリスタルは限られた状況でしか存在しないということです。特に、振動を起こす可能性のあるナッジが与えられた場合にのみ存在します。
ひとたび振動を起こすと、タイムクリスタルは無期限に反響するようです。結晶のこの状態は実際に達成されています。ハーバード大学の研究者グループは、活性化された後の定期的なエネルギーの反響の結果として光る水晶を製造したことがあります。すぐに、摩擦が発生し、熱の形でエネルギーを失うことで残響が妨げられました。それがクリスタルの時代の終わりでした.
(写真提供:米国国立標準技術研究所/ウィキメディア コモンズ)
これらのタイムクリスタルを研究し、理解を深めることは、原子時計、ジャイロスコープ、磁力計の精度のブレークスルーにつながるだけでなく、私たちの実際の生活に組み込むことができるより良い量子技術の構築に役立つと考えられています.これにより、現在達成されているよりもはるかに高い動作温度で安定した量子システムを使用できるようになる可能性があります。これは、世界の技術進歩にとって非常に重要な量子コンピューティングを実現するために必要な最後の一押しかもしれません。
結論
単純で非常に予想外のアイデアとしての時間の結晶のこの発見は、それらがどのように形成され、私たちの観測可能な空間に存在している間、時間の経過とともに物質のどの段階を占める可能性があるかについての根本的な疑問を提起します.この宇宙の物質相の深さと豊かさは、私たちがこれまで理解してきたよりもはるかに重要であるようです.
タイムクリスタルは、疑いの余地なく1つのことを指摘しています。物質の相、つまり私たちの観測可能な領域を超えて存在する相についてのいくつかの既存の理論と理解を徹底的に再評価する必要があります。タイム クリスタルには、その名前が示すよりもさらに SF 的な応用例がいくつかあります。タイム クリスタルは十分に理論化された仮説上の実体にすぎないとお考えの場合は、量子レベルで物体を知覚することは明らかにより困難ですが、量子物理学はニュートン物理学と同じくらい関連性があることを指摘させてください!
