Laika Kristāli: Dīvainas Struktūras - Alternatīvs Skats

Laika Kristāli: Dīvainas Struktūras - Alternatīvs Skats
Laika Kristāli: Dīvainas Struktūras - Alternatīvs Skats

Video: Laika Kristāli: Dīvainas Struktūras - Alternatīvs Skats

Video: Laika Kristāli: Dīvainas Struktūras - Alternatīvs Skats
Video: Как вырастить кристалл. 2024, Jūnijs
Anonim

Teorētiķi uzskata, ka, ja kristāli pastāv trīsdimensiju telpā, tad tie paši kristāli var pastāvēt arī laikā.

Simetrija ir viens no mūsdienu fizikas pamatjēdzieniem. Tas tālu pārsniedz parastās telpiskās simetrijas robežas un, vienkāršā izteiksmē, sastāv no sistēmas noteiktu īpašību darbības saglabāšanas noteiktos pārveidojumos.

Piemēram, neatkarīgi no tā, kā sistēma ir orientēta telpā, impulsa saglabāšanas likums tai turpina darboties - šādi izpaužas telpas simetrija. Līdzīgi, pārveidojot (apraides) laiku sistēmai, izpaužas enerģijas saglabāšanas likums. Kopumā saskaņā ar Noethera teorēmu katram simetrijas veidam atbilst noteikts saglabāšanas likums. To var formulēt un otrādi - simetriski: saglabāšanas likumi ir fundamentālas simetrijas sekas.

Tomēr ir zināmi vairāki gadījumi, un Visumam nav simetrijas, kas, šķiet, izriet no dažiem fiziskiem likumiem un principiem. Šī parādība ir pazīstama kā spontāna simetrijas laušana: asimetriski galīgie stāvokļi parādās sistēmā, ko raksturo simetriski likumi un kas atbilst simetriskiem sākuma nosacījumiem.

Visspilgtākais simetrijas piemērs ir pazīstamie kristāli ar to ļoti sakārtoto daļiņu izvietojumu. Turklāt paša šķīduma kristalizācijas procesu var saukt par ļoti spilgtu spontānas simetrijas laušanas piemēru. Šķīdumā daļiņas ir sakārtotas haotiski, un visa sistēma atrodas minimālā enerģijas līmenī. Mijiedarbība starp daļiņām ir simetriska attiecībā pret pagriezieniem un bīdēm. Tomēr pēc šķidruma kristalizācijas parādās stāvoklis, kurā abas šīs simetrijas ir salauztas: mijiedarbība starp daļiņām kristālā nav simetriska.

Kristāli un to telpiskā simetrija ir labi pētīta - taču tikai nesen ASV strādājošie pētnieki Als Šapere un Nobela prēmijas laureāts Frenks Vilčeks domāja, vai šādu periodiski sakārtotu struktūru veidošana ir iespējama nevis telpā, bet laikā,, kura veidošanās laikā notiek tāda pati spontāna simetrijas laušana. Zinātnieki ir nonākuši pie pozitīvas atbildes uz šo jautājumu - un tas nemaz nav pārsteidzoši, ka viņi šādas struktūras nosauca par "laika kristāliem".

Ar sarežģītu matemātisku aprēķinu palīdzību autori parādīja iespēju pastāvēt sistēmai minimālā enerģijas līmenī, kas noteiktu periodisku struktūru veidošanās dēļ nevis telpā, bet laikā nonāks asimetriskā gala stāvoklī - pašā "laika kristālā". Mums tuvākā līmenī tas var izpausties periodisku izmaiņu veidā noteiktās sistēmas termodinamiskās īpašībās.