對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，關(guān)于時(shí)間的定義一直以來(lái)都是一個(gè)難以界定的問(wèn)題。時(shí)間看似是一維的，但很多自然規(guī)律表明，事實(shí)并非如此。它看似是勻速的，但我們都知道，如果換個(gè)角度看，這實(shí)際上是個(gè)完全主觀的問(wèn)題，時(shí)間的快慢是會(huì)根據(jù)個(gè)體運(yùn)動(dòng)的快慢來(lái)改變的。目前我們?nèi)匀簧形赐耆斫狻皶r(shí)間”這一物質(zhì)，但科學(xué)家們已經(jīng)有了另一極具吸引力的發(fā)現(xiàn)。如今，我們正在回答這一偉大問(wèn)題：“科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的時(shí)間維度嗎？”你想知道問(wèn)題的答案嗎？

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你好奇嗎？那為什么不訂閱我們來(lái)了解更多呢？準(zhǔn)備好與更多引人深思的內(nèi)容來(lái)一場(chǎng)美妙邂逅吧！因?yàn)闀r(shí)間研究是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，時(shí)間的許多方面都具有任意性。相較于科學(xué)家們，哲學(xué)家們對(duì)時(shí)間往往有多種定義。事實(shí)上，即使是由秒、分鐘、小時(shí)等組成的標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間測(cè)量體系，也僅僅只是我們選擇用來(lái)測(cè)量時(shí)間的一種方式，而不是唯一的選擇。古巴比倫人最早提出了將時(shí)間分為60等份這一方法，他們從蘇美爾人那里繼承了通用數(shù)字體系。

同時(shí)，一天的長(zhǎng)度也是根據(jù)在地球上所能看到的天空中太陽(yáng)的時(shí)間來(lái)確定的，這就意味著。我們所說(shuō)的一天，僅僅是針對(duì)地球而言的。隨著科技的進(jìn)步，我們已經(jīng)能夠更加清楚地定義時(shí)間的每一個(gè)單元。例如，現(xiàn)在對(duì)“秒”的科學(xué)準(zhǔn)確的定義是，銫原子完成一個(gè)周期振動(dòng)的用時(shí)。在我們看來(lái)，這種時(shí)間的長(zhǎng)度是確定的。站高一線，我們可以把時(shí)間看作現(xiàn)實(shí)世界中的第四維度。

物體存在于三維空間中，但不管是在哪個(gè)空間維度里，若它們要發(fā)生改變，都必須伴隨時(shí)間的流逝。早在19世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦就提出了時(shí)空這一概念，他說(shuō)所有的維度（三維空間加上時(shí)間）都可以被壓縮成一個(gè)單個(gè)的模型來(lái)解釋他們是如何相互作用的。直到今天，四維4D模型基本再?zèng)]有變化。所以當(dāng)2022年7月份，物理學(xué)家們?cè)陔s志《自然》中宣布他們已經(jīng)最終創(chuàng)造出一個(gè)新的理論上的時(shí)間維度時(shí)，人們會(huì)大為轟動(dòng)也就不足為奇了。

紐約計(jì)算量子物理中心的一個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)起了一項(xiàng)研究，但是研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)卻在科羅拉多州取得了階段性的進(jìn)展。并且最終得到的研究結(jié)果并非實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)所預(yù)料的那樣。

這項(xiàng)研究背后的團(tuán)隊(duì)實(shí)際上研究的是創(chuàng)造物質(zhì)一種全新相的可能方法。然而在研究過(guò)程中，他們最后的研究成果卻指向了一種新的時(shí)間維度。最初，為了按照他們的意愿來(lái)創(chuàng)造物質(zhì)新相，他們完成了許多量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)。他們想要?jiǎng)?chuàng)造一種新的物質(zhì)拓?fù)湎?，這也被稱(chēng)為量子物質(zhì)，這種物質(zhì)利用量子糾纏的方式來(lái)構(gòu)建一種全新的材料。

這研究起來(lái)十分困難，但是歸根結(jié)底物質(zhì)不同相的定義就是如此——它們?cè)谖⒂^層面上具有不同的對(duì)稱(chēng)性，它們也就是不同的相。舉個(gè)例子，當(dāng)水為液相時(shí)，其中的原子是無(wú)序地在周?chē)臻g移動(dòng)來(lái)填充空隙。但是當(dāng)水凍結(jié)轉(zhuǎn)化為固相的時(shí)候，它便失去一定的自由度，他的對(duì)稱(chēng)性便發(fā)生了改變，其中的原子行為也發(fā)生了改變，也就是說(shuō)這水在凍結(jié)過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘环N新相。

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，原子對(duì)稱(chēng)性的改變預(yù)示著所有物質(zhì)相的改變。但是這項(xiàng)最新的研究背后的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)卻發(fā)現(xiàn)他們面臨著一個(gè)意想不到的問(wèn)題——如果我們是從時(shí)間這個(gè)維度而不是空間去改變物質(zhì)微觀層面對(duì)稱(chēng)性呢？在物理學(xué)家菲利普·杜米特雷斯庫(kù)的帶領(lǐng)下，研究團(tuán)隊(duì)在初次嘗試中使用了根據(jù)量子比特原理設(shè)計(jì)出的量子計(jì)算機(jī)來(lái)創(chuàng)造這種新的物質(zhì)相。相比于常規(guī)計(jì)算機(jī)所使用的常規(guī)比特計(jì)算（0或1，也被稱(chēng)為二進(jìn)制），量子比特由于量子不確定性能夠同時(shí)處于0或1兩種狀態(tài)。

正是因此量子計(jì)算機(jī)能夠以遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的速度進(jìn)行運(yùn)算。并且假使我們擁有正確的技術(shù)，那么量子比特理論上能夠通過(guò)與其他量子比特進(jìn)行糾纏從而產(chǎn)生新的物質(zhì)拓?fù)湎?。用最?jiǎn)單的話(huà)來(lái)說(shuō)，在量子世界中任何事情都是可能的，或者說(shuō)量子事件能夠不再以經(jīng)典物理學(xué)的指導(dǎo)而發(fā)生。然而，問(wèn)題是如果量子粒子與外界物質(zhì)世界發(fā)生交互以后，他們不論怎么說(shuō)都不能成為真正的量子。從這個(gè)意義上說(shuō)，量子粒子是極不穩(wěn)定、壽命極短的。

為了使量子特性持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，并且由此創(chuàng)造潛在的物質(zhì)，研究人員希望通過(guò)增加時(shí)間對(duì)稱(chēng)性來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定?？臻g對(duì)稱(chēng)性是指在空間中不斷重復(fù)的東西，比如鉆石的原子結(jié)構(gòu)，而時(shí)間對(duì)稱(chēng)性是指單個(gè)量子比特在某些時(shí)間點(diǎn)上總是相同的。

為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間對(duì)稱(chēng)性，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用一個(gè)定期閃爍的激光，讓其每次以相同的時(shí)間間隔連續(xù)脈沖，通過(guò)時(shí)間維度附加于量子物體之上，以此來(lái)穩(wěn)定它。然而之前所述的這些操作方法聽(tīng)起來(lái)起來(lái)復(fù)雜高端......但它并不奏效。盡管加入了時(shí)間對(duì)稱(chēng)性，但量子比特仍沒(méi)有持續(xù)超過(guò)一秒鐘。他們的量子特性幾乎瞬間失效，而且沒(méi)有出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的階段。

但這正好可以加入另一個(gè)額外時(shí)間......接下來(lái)，研究小組使用另一個(gè)額外的激光（一個(gè)產(chǎn)生不同對(duì)稱(chēng)性的激光），確定了量子物質(zhì)的條件。通過(guò)增加另一個(gè)額外的激光，將兩個(gè)維度的時(shí)間強(qiáng)加給了量子粒子。兩個(gè)激光器，以不同的時(shí)間間隔進(jìn)行脈沖，其目的在于將量子比特穩(wěn)定為物質(zhì)。第二個(gè)激光器是根據(jù)斐波那契數(shù)列進(jìn)行脈沖的......這是一個(gè)不重復(fù)的模式。實(shí)際上，這種斐波那契數(shù)列的實(shí)例在自然界中隨處可以，如花上葉子的排列，松果的圖案，以及一些水果的形狀。通過(guò)加入第二種斐波那契時(shí)間對(duì)稱(chēng)性，研究人員能夠在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定他們的量子比特，并由此創(chuàng)造出他們最初尋求的物質(zhì)。

雖然這種穩(wěn)定仍然只持續(xù)了幾秒鐘，但已經(jīng)比之前的任何其他嘗試都要長(zhǎng)了。最重要的是，由于實(shí)驗(yàn)成功需附加額外時(shí)間對(duì)稱(chēng)性，新的物質(zhì)相只存在于一個(gè)新的時(shí)間維度中。在一般情況下，這是不可能的......但通過(guò)將時(shí)間彎曲到研究人員所需要的就成功了。那么，下一步是什么呢？這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了一種通過(guò)時(shí)間維度增加量子穩(wěn)定性的潛在方法......但這在現(xiàn)實(shí)的、非量子的世界中能實(shí)現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)化嗎？好吧，其實(shí)，這一突破有可能徹底改變我們對(duì)量子計(jì)算的認(rèn)知。

fy：司徒上陽(yáng)，tjx，Interstellar，

標(biāo)簽： 科學(xué)家們 一個(gè)新的 研究人員