当前资讯!新发现，这个时间维度，我们似乎没有看见过？

2023-02-08 11:20:12 来源：科普中国

对于人类来说，关于时间的定义一直以来都是一个难以界定的问题。时间看似是一维的，但很多自然规律表明，事实并非如此。它看似是匀速的，但我们都知道，如果换个角度看，这实际上是个完全主观的问题，时间的快慢是会根据个体运动的快慢来改变的。目前我们仍然尚未完全理解“时间”这一物质，但科学家们已经有了另一极具吸引力的发现。如今，我们正在回答这一伟大问题：“科学家们又发现了一个新的时间维度吗？”你想知道问题的答案吗？

你好奇吗？那为什么不订阅我们来了解更多呢？准备好与更多引人深思的内容来一场美妙邂逅吧！因为时间研究是一个极具挑战性的领域，时间的许多方面都具有任意性。相较于科学家们，哲学家们对时间往往有多种定义。事实上，即使是由秒、分钟、小时等组成的标准的时间测量体系，也仅仅只是我们选择用来测量时间的一种方式，而不是唯一的选择。古巴比伦人最早提出了将时间分为60等份这一方法，他们从苏美尔人那里继承了通用数字体系。

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同时，一天的长度也是根据在地球上所能看到的天空中太阳的时间来确定的，这就意味着。我们所说的一天，仅仅是针对地球而言的。随着科技的进步，我们已经能够更加清楚地定义时间的每一个单元。例如，现在对“秒”的科学准确的定义是，铯原子完成一个周期振动的用时。在我们看来，这种时间的长度是确定的。站高一线，我们可以把时间看作现实世界中的第四维度。

物体存在于三维空间中，但不管是在哪个空间维度里，若它们要发生改变，都必须伴随时间的流逝。早在19世纪初，爱因斯坦就提出了时空这一概念，他说所有的维度（三维空间加上时间）都可以被压缩成一个单个的模型来解释他们是如何相互作用的。直到今天，四维4D模型基本再没有变化。所以当2022年7月份，物理学家们在杂志《自然》中宣布他们已经最终创造出一个新的理论上的时间维度时，人们会大为轰动也就不足为奇了。

纽约计算量子物理中心的一个团队发起了一项研究，但是研究相关的实验却在科罗拉多州取得了阶段性的进展。并且最终得到的研究结果并非实验团队所预料的那样。

这项研究背后的团队实际上研究的是创造物质一种全新相的可能方法。然而在研究过程中，他们最后的研究成果却指向了一种新的时间维度。最初，为了按照他们的意愿来创造物质新相，他们完成了许多量子力学实验。他们想要创造一种新的物质拓扑相，这也被称为量子物质，这种物质利用量子纠缠的方式来构建一种全新的材料。

这研究起来十分困难，但是归根结底物质不同相的定义就是如此——它们在微观层面上具有不同的对称性，它们也就是不同的相。举个例子，当水为液相时，其中的原子是无序地在周围空间移动来填充空隙。但是当水冻结转化为固相的时候，它便失去一定的自由度，他的对称性便发生了改变，其中的原子行为也发生了改变，也就是说这水在冻结过程中转变为了一种新相。

从本质上来说，原子对称性的改变预示着所有物质相的改变。但是这项最新的研究背后的实验团队却发现他们面临着一个意想不到的问题——如果我们是从时间这个维度而不是空间去改变物质微观层面对称性呢？在物理学家菲利普·杜米特雷斯库的带领下，研究团队在初次尝试中使用了根据量子比特原理设计出的量子计算机来创造这种新的物质相。相比于常规计算机所使用的常规比特计算（0或1，也被称为二进制），量子比特由于量子不确定性能够同时处于0或1两种状态。

正是因此量子计算机能够以远超传统计算机的速度进行运算。并且假使我们拥有正确的技术，那么量子比特理论上能够通过与其他量子比特进行纠缠从而产生新的物质拓扑相。用最简单的话来说，在量子世界中任何事情都是可能的，或者说量子事件能够不再以经典物理学的指导而发生。然而，问题是如果量子粒子与外界物质世界发生交互以后，他们不论怎么说都不能成为真正的量子。从这个意义上说，量子粒子是极不稳定、寿命极短的。

为了使量子特性持续更长的时间，并且由此创造潜在的物质，研究人员希望通过增加时间对称性来进行稳定。空间对称性是指在空间中不断重复的东西，比如钻石的原子结构，而时间对称性是指单个量子比特在某些时间点上总是相同的。

为了实现时间对称性，该团队通过使用一个定期闪烁的激光，让其每次以相同的时间间隔连续脉冲，通过时间维度附加于量子物体之上，以此来稳定它。然而之前所述的这些操作方法听起来起来复杂高端......但它并不奏效。尽管加入了时间对称性，但量子比特仍没有持续超过一秒钟。他们的量子特性几乎瞬间失效，而且没有出现实现物质的阶段。

但这正好可以加入另一个额外时间......接下来，研究小组使用另一个额外的激光（一个产生不同对称性的激光），确定了量子物质的条件。通过增加另一个额外的激光，将两个维度的时间强加给了量子粒子。两个激光器，以不同的时间间隔进行脉冲，其目的在于将量子比特稳定为物质。第二个激光器是根据斐波那契数列进行脉冲的......这是一个不重复的模式。实际上，这种斐波那契数列的实例在自然界中随处可以，如花上叶子的排列，松果的图案，以及一些水果的形状。通过加入第二种斐波那契时间对称性，研究人员能够在短时间内稳定他们的量子比特，并由此创造出他们最初寻求的物质。

虽然这种稳定仍然只持续了几秒钟，但已经比之前的任何其他尝试都要长了。最重要的是，由于实验成功需附加额外时间对称性，新的物质相只存在于一个新的时间维度中。在一般情况下，这是不可能的......但通过将时间弯曲到研究人员所需要的就成功了。那么，下一步是什么呢？这项研究强调了一种通过时间维度增加量子稳定性的潜在方法......但这在现实的、非量子的世界中能实现真正的转化吗？好吧，其实，这一突破有可能彻底改变我们对量子计算的认知。

fy：司徒上阳，tjx，Interstellar，

关键词：科学家们一个新的研究人员