科幻變現實！可見時間水晶誕生，時間中的“永動機”

時間晶體，這個諾貝爾獎得主弗蘭克·威爾切克2012年提出的科幻概念，終于從理論走向可見現實！美國科羅拉多大學博爾德分校的物理學家們，利用液晶材料和一束光，創造出首個肉眼可見的“時間晶體”。這種奇異物質能在沒有外部能量輸入的情況下，永動循環形成時間圖案，持續數小時不衰減！這項突破不僅顛覆了我們對物質的認知，還可能革新防偽技術與數據存儲。

時間晶體：時間中的“永動機”

傳統晶體如鉆石或食鹽，在空間中形成重復的原子格子。而時間晶體則在時間維度“結晶”：其組成部分如原子或粒子，會無休止地循環運動，形成像GIF動畫一樣的重復圖案，即使處于“靜止”狀態。過去的時間晶體多藏于量子計算機或不可見微觀世界，但這次，研究團隊讓它“現身”顯微鏡，甚至在特殊條件下直達肉眼！

如何“點亮”這個奇跡？

領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。實驗裝置簡單：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，擠壓液晶產生成千上萬的“扭結”（kinks），這些扭結像粒子一樣互動：成對分離、旋轉、重合，再分離……形成自維持的循環模式。整個過程無需額外能量，圖案可穩定運行數小時，即使溫度變化也巋然不動！

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。”

實驗“黑科技”揭秘

研究團隊在玻璃池中填充液晶，涂層染料遇光“擠壓”分子，形成不規則彩色條紋。扭結間的復雜互動誕生了這些“粒子狀拓撲孤子”，它們頑強抵抗破壞，形成時間晶體的核心。斯馬柳赫教授感嘆：“一切從無中生有。你只需照一束光，整個時間晶體世界就浮現了。”

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

應用前景：從防偽到大數據

這項可見時間晶體打開了無數大門：

• 防偽神器：嵌入鈔票中，光照激活“時間水印”，驗證真偽，告別假幣煩惱。
• 數據存儲革命：層層疊加多個時間晶體，形成復雜圖案，存儲海量數字信息，效率遠超傳統硬盤。
• 更廣潛力：斯馬柳赫表示：“我們不想限制應用。這項技術能在各種方向大放異彩。”

這項發現不僅是物理學的里程碑，更是人類對宇宙奧秘的又一征服。時間晶體，正從科幻走進生活！

參考來源：DOI：10.1038/s41563-025-02344-1