Kristali časa: čudne Strukture - Alternativni Pogled

Kristali časa: čudne Strukture - Alternativni Pogled
Kristali časa: čudne Strukture - Alternativni Pogled

Video: Kristali časa: čudne Strukture - Alternativni Pogled

Video: Kristali časa: čudne Strukture - Alternativni Pogled
Video: Мис България 2024, Junij
Anonim

Teoretiki verjamejo, da če kristali obstajajo v tridimenzionalnem prostoru, lahko isti kristali obstajajo tudi v času.

Simetrija je eden temeljnih konceptov sodobne fizike. Daleč presega običajno prostorsko simetrijo in poenostavljeno povedano vsebuje ohranjanje delovanja nekaterih lastnosti sistema v določenih preobrazbah.

Na primer, ne glede na to, kako je sistem usmerjen v vesolje, zanj še naprej deluje zakon o ohranjanju giba - tako se kaže simetrija prostora. Podobno se pri preoblikovanju (oddajanju) časa za sistem pokaže zakon o ohranjanju energije. Na splošno v skladu z Noetherjevim izrekom določeni ohranitveni zakon ustreza vsaki vrsti simetrije. Lahko ga formuliramo in obratno, simetrično: ohranjevalni zakoni so posledica temeljne simetrije.

Znani pa so številni primeri in da vesolje ne kaže simetrije, kar, kot kaže, izhaja iz nekaterih fizikalnih zakonov in načel. Ta pojav je znan kot spontano kršenje simetrije: asimetrična končna stanja se pojavijo v sistemu, ki ga opisujejo simetrični zakoni in izpolnjuje simetrične začetne pogoje.

Najbolj presenetljiv primer simetrije so znani kristali z visoko urejeno razporeditvijo delcev. Poleg tega lahko sam proces kristalizacije raztopine imenujemo zelo presenetljiv primer spontanega kršenja simetrije. V raztopini so delci kaotično razporejeni in celoten sistem je na minimalni ravni energije. Interakcije med delci so simetrične glede na rotacije in škarje. Ko pa tekočina kristalizira, se pojavi stanje, v katerem sta obe simetriji porušeni: interakcija med delci v kristalu ni simetrična.

Kristali in njihova prostorska simetrija so dobro preučeni - toda raziskovalci Al Shapere in Nobelov nagrajenec Frank Wilczek sta v ZDA šele pred kratkim razmišljali, ali je oblikovanje takšnih periodičnih urejenih struktur mogoče ne v vesolju, temveč v času, med tvorbo katerega pride do istega spontanega razbijanja simetrije. Znanstveniki so na to vprašanje prišli do pozitivnega odgovora - in sploh ni presenetljivo, da so takšne strukture imenovali "časovni kristali".

S pomočjo zapletenih matematičnih izračunov so avtorji pokazali možnost obstoja sistema na minimalni energijski ravni, ki bi zaradi tvorbe določenih periodičnih struktur ne v vesolju, ampak s časom prišel v asimetrično končno stanje - sam "kristal časa". Na ravni, ki je bližje nam, se to lahko kaže v obliki periodičnih sprememb nekaterih termodinamičnih lastnosti sistema.