综述

如果没有了解过高维空间相关的知识,很容易对四维这样的词汇形成错误的看法。比如有人为了从认知上理解这个概念,把时间作为一个维度加入到已有的三维空间当中,从而得到所谓的四维空间。

但这是一种错误的理解,不管是哪个方向的量,对高维空间的定义仍然要基于空间本身,要理解四维空间,我们可以先来认识一种高维晶体,也就是时间晶体。

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时间晶体

时间晶体,乍一听很像某个科幻电影当中主角用来穿越时空的设备,但它其实是一个空间概念,最早是在2012年由物理学家韦尔切克提出来的。之所以需要这个概念,是为了构建一个开放的系统,能够用来描述高维空间。

那么时间晶体是什么样的呢?

我们平时听说的晶体都是一些经典的三维结构,之所以用晶体这个名字,主要是为了在物质排列方式上与其他的物体区分开来。

相比于一般的物质,晶体内部的原子排列是非常规律的,或者说呈现一个有周期性的排列,如果你把一块晶体放在光源下面仔细看的话,就很容易看清楚,它的结构在肉眼看来非常规则、对称,有一定的美感。

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而时间晶体也具有类似的特质,不过从名字上我们也能看出那个重要的关键词,也就是时间。

如果说一般晶体物质是在空间上的规律排列的结果,那么时间晶体就是物质在时间上规律地进行周期性变化的结果,但是这并不意味它在时间平移的过程也会遵循对称性一类的原则。

事实上,时间晶体更多地是在空间中进行非平移的运动,直观地说,时间晶体中的物质粒子并不是固定存在于一个地方的,它们会以一定的规律交替存在于不同的空间。

而这种交替行为本身会形成一种能量变动的场域,如此便形成了一个额外的物质维度,这也就是时间晶体定义高维度空间的方式。

当然,这个高维度空间会因为时间晶体本身的活动而出现相应的变化,但是基本上会保持在一个稳定的区间里。

就好比很多个同时运转的时钟,虽然各个位置上的秒针活动看上去纷繁复杂,但每一个特定的时间点都能找到特定的组合形态,这种形态的本质就是能量变动的结构。

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轮回运动

当然,这些都是理论上建构出来的模型,要想证明其真实性,还需要更多的实证研究,2106年,一个研究团队找到了新的论据,在他们的实验中,一个重要的性质被发现。

原来时间晶体内部的物质粒子的活动规律真的是连续不断循环往复的,用一个直观的词语来描述就是,时间晶体中的能量变动是一种轮回模式

这个实验放弃了以往经常被采用的冷凝体玻色子,而是把一种名叫坡莫合金的材料作为检验能量活动的基底,把这种材料连接到天线上,就连通了电流。

这样一来,电流的行为就能表现在这种材料内部物质的变化上,具体来说会在振荡作用中形成一个特别的磁场,可以非常直接地看到磁振活动

这次改良版的实验确实给研究团队带来了重大发现,在成像的系统中,我们可以清晰地看出,磁振活动呈现出周期性的规律变化,在一轮变化结束之后会立刻开始新的一轮,并且与此前完全一致。

这种不断重复的特征给了科学界很大的启发,在这个实验的基础上,他们希望找到一种更加直观的观测方式,希望能够证明其客观实在性。

2021年的冬天,德国的普朗克研究所发布声明,称已经在时间晶体中找到了这一特征,也就是说,时间晶体中的原子确实是在以轮回的方式在进行活动,结合时间晶体的理论模型,似乎高维度空间存在的真相也即将浮出水面。

那么这是不是就意味着人类已经找到四维空间了呢?

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时间晶体确实是衡量四维空间的一个重要特征,这个理论能够在实际观测中找到案例,至少说明整个系统是可以继续推进,深入研究的,不过距离人类发现四维空间还有一段距离。

这就好比我们无法回到过去,只能获得一些过去事物的遗迹一样,即便四维空间就在我们的身边,我们也很难从三维存在出发去实现把握,但未来的技术发展会走到哪一步,谁也不知道,四维空间对我们而言意味着什么,也依然是未知。

结语

无论如何,时间晶体作为一个理论系统已经在实证领域取得了重大的突破,随着更多的研究得到推进,相信还会获得更多有益的成果,即便最后无法进入四维空间,对于人类科学的进步也是意义重大的。