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时间晶体:你是时间的主人吗?——向辉

(2018-09-06 19:01:33)
标签:

时间

晶体

上帝

诺贝尔物理学奖得主

四维晶体

分类: 上帝创造基督救恩

时间晶体:你是时间的主人吗?——向辉

1

晶体,无处不在。


在我们的周围随处都可以发现晶体,它们不仅包括珠宝店里美丽昂贵的饰品,也包括厨房中熟悉到不引人注目的食盐。也许你很难想象组成食盐的最小单位竟然是一个正方体,因为我们在吃盐的时候并不会感觉到它们的存在,但是你的确可以想象像剥柑橘瓤一样单独剥出一个个尺寸极其微小氯化钠正方体。


晶体最基本的特征是周期规律性,即组成晶体的原子、离子或分子在空间中按一定的规律周期重复地排列。作为晶体的最基本的单元,晶胞在整个点阵中有规则地重复出现,说明空间平移对称性是晶体结构的基本属性。


晶体的一些基本性质取决于将分子联结成固体的结合力,这些力通常涉及原子或分子的最外层的电子的相互作用。如果结合力强,晶体有较高的熔点。如果它们稍弱一些,晶体将有较低的熔点,也可能较易弯曲和变形。


2

什么是空间晶体呢?


在经典体系中,空间平移不变性导致了动量守恒;在量子系统中,空间平移不变性则意味着所有本征态在空间的均匀分布。当一个量子系统中的量子粒子的数目非常巨大的时候,任何一个微小的扰动会导致该体系出现自发性的对称性破缺。


对空间晶体而言,一个极其微小的扰动会导致原本连续型的空间平移对称性出现自发性破缺,使其转变为离散型的空间平移对称性。这时,我们才可以计算一个量子体系的寿命。


一颗钻石何时不再晶莹剔透呢?这需要把它孤立起来,然后等待每个波包的扩散,这个过程大概是五千年。不过,由于你的钻石并非与外界完全隔离,所以它的寿命要更为久远。


3

什么是时间晶体呢?


2012年,诺贝尔物理学奖得主弗朗克·韦尔切克提出时间晶体的概念。他问,是否存在一种在时间平移对称性上具有自发性破缺的体系?换句话说,一个多体系统是否会在时间的维度上自组装,并自发地进行一种周期性的运动?


要想理解韦尔切克的想法,我们需要对时间和空间进行换位思考。对空间晶体而言,我们会在一个特定的瞬间观察到它在空间上呈周期性运动。对时间晶体而言,我们会在一个特定的空间位置观察到它在时间上呈周期性运动。


韦尔切克最初的想法是,在最低的能量状态下制造一个与时间无关的多体系统。可是,一个与时间无关的多体系统可以一边运动,同时又占据最低的能量状态吗?这是不可能的。反对者认为,如果这个多体系统处于基态或热平衡态,那么让它自发地形成随时变化的周期性结构是不可能的。因此,后续的研究工作主要集中在非平衡态的离散型时间平移对称性的体系。


2016年,加州大学柏克莱分校的Norman Yao提出建构时间晶体的蓝图,这个蓝图随后被来自马里兰大学的Christopher Monroe和哈佛大学的Mikhail Lukin的两个科研团队采用,他们成功创造出离散型时间晶体。2018年,芬兰阿尔托大学的科学家发表了一项研究,他们在低温下观察到准时间晶体到超流时间晶体的转变。


4

时间晶体是一个开放系统,是四维晶体,它与周围环境保持非平衡态。


时间晶体显然不是永动机,如果人们把那个微小的扰动拿去,那么时间晶体不再呈现周期性的运动,很快它就回到了基态,也没有任何能量可以从中提取出来。


对于时间晶体,人们有许多幻想。是否可以把它制作成时光唱片,永久的保存人的记忆,并且循环播放那些过去美好的时光?有人幻想将来有一天宇宙会进入了永远黑暗、永远寒冷的热寂状态,当一切物质都无法获得使自身运行的能量,时间晶体是否仍然不受影响,继续工作下去?


时间晶体,一旦被制造出来,是否意味着它将独立地永远存在下去,不再受到制造者的任何影响?谁是时间晶体的主人?难道它是自己的主人吗?


5

时间是什么?谁又是时间的主人呢?


传道者说,天下万物都有定期,凡事都有定时。出生有时,死亡有时;耕种有时,拔出有时;…… 沉默有时,发言有时;爱慕有时,憎恶有时;争战有时,和好有时。


圣经告诉我们,太初上帝奠立大地的根基,祂亲手创造诸天。作为造物主的上帝是自有永有的,在宇宙开始了它的存在的那一刻之前,上帝是存在的。


忙碌的人们是时间的主人吗?传道者说,上帝给世人重担使他们忙碌不休。上帝使万事各按其时变得美好,又把永恒的意识放在人心里,人却不能测透上帝从始至终的作为。


6

出生有时,死亡有时。


保罗曾经对雅典人说:“各位雅典人,……这位创造宇宙万物的上帝是天地的主宰,并不住在人手建造的庙宇里,也不需要人的侍奉,因为祂一无所缺。祂将生命、气息和万物赐给世人。祂从一人造出万族,让他们散居世界各地,又预先定下他们的期限和居住的疆界,以便他们在其间寻求祂,或许他们可以摸索着找到祂。”


保罗指出上帝预先定下每个人的时间(寿命)和空间(居住的疆界),目的是让人在有限的时间内和空间中来寻求祂。人真的寻求上帝吗?圣经上又说,没有人明白,没有人寻求上帝。这意味着基督徒同样不是因为寻求上帝而成为基督徒的,因为人人偏离正路,变得毫无价值。


保罗说:“上帝以往不鉴察世人的无知,现在则命令世上所有的人都要悔改。因为祂已经定了日子,要借祂所设立的耶稣基督按公义审判这个世界。祂叫耶稣从死里复活,给了全人类可信的凭据。”


7

争战有时,和好有时。


每个基督徒都曾经与上帝争战,是上帝的敌人。笔者曾经也同样随从罪恶的本性,放纵肉体和心中的私欲,是一个惹上帝发怒的人。不是因为人爱上帝,乃是因为上帝爱世人。因为上帝有丰富的怜悯,在我们处处与祂为敌的时候,祂却借着耶稣基督的血向我们伸出和好之手,也借着十字架消除了人与人之间的敌意。


福音,这能让人和上帝和好的好消息,虽然听到的人成千上万,最后信的人却是少数。这些雅典人一听见耶稣从死里复活的福音,有些人就嘲笑保罗,不过也三四个人跟随保罗,信了耶稣,其中有丢尼修和戴玛丽。


无论一个人获得多么伟大的成就,这些成就不能存到永远,不是因为它们早晚会被忘记,而是因为天地都要消亡。惟有上帝才是时间真正的主人,因为天地都会像衣服渐渐破旧,上帝要像卷外衣一样把天地卷起来,惟有耶稣基督永不改变。


亲爱的读者,你愿意独立于上帝之外,拒绝福音并继续做自己的主人,以至于永远地与造物主隔绝吗?还是你愿意认真思考福音和人生的意义,以严谨的态度欣然接受福音,把时间的主权交给上帝,让祂来掌管我们的生命,并永远与造物主在一起呢?

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