纽约大学研制出声悬浮时间晶体，不受牛顿第三定律约束

IT 之家 3 月 24 日消息，时间晶体是一种特殊的物质形态，由能够"节律摆动"的粒子构成 —— 即粒子会以稳定、重复的周期来回运动。大约十年前，科学家先是从理论上预测了其存在，随后通过实验予以证实。尽管目前尚未开发出实际应用场景，但这类系统被认为在量子计算、先进数据存储等未来技术中极具应用潜力。

随着研究推进，科研人员已发现多种类型的时间晶体，它们各具独特属性，可适配不同的应用场景。

纽约大学的物理学家近日研制出一种全新的时间晶体。在该系统中，微小粒子悬浮于声波形成的"气垫"之上，并通过交换声波相互作用。在这一过程中，粒子的运动表现似乎打破了牛顿第三运动定律 —— 该定律指出，力的作用是相互的，每一个作用力都对应着一个大小相等、方向相反的反作用力（即力总是成对平衡出现）。但在本次实验中，粒子并未遵循这种平衡规律，而是以非互易的方式运动，彼此间的相互作用并不对称、也无法相互镜像。

据 IT 之家了解，该研究成果发表于《物理评论快报》，为时间晶体在科技与工业领域的应用开辟了新可能。与以往多数实验不同，这套系统肉眼可见，且搭载在一个高约一英尺、可手持的紧凑型装置上运行。

纽约大学软物质研究中心主任、该论文资深作者大卫 · 格里尔物理学教授表示："时间晶体之所以极具魅力，不仅在于其应用潜力，更因为它本身显得格外奇特且复杂。而我们研发的这套系统尤为出众，因为它构造极其简单。"

这项研究由纽约大学研究生米娅 · 莫雷尔与本科生莉拉 · 埃利奥特共同参与完成，或将帮助科学家更深入地理解生物节律系统，例如人体的昼夜节律。与这类时间晶体相似，人体内部分生化过程也存在非互易相互作用，包括人体分解食物的机制等。

该时间晶体由类似包装材料的微小聚苯乙烯泡沫塑料珠制成，这些泡沫珠依靠声波固定位置。该装置相当于一台"声悬浮器"，能让泡沫珠稳定悬浮在空中。

莫雷尔解释道："声波会对粒子施加作用力，就像池塘水面的波纹能推动漂浮的树叶一样。我们将物体置于名为驻波的声场中，就能克服重力让其悬浮起来。"

悬浮的泡沫珠相互作用时，会通过彼此散射声波实现。

尺寸更大的泡沫珠散射的声波更多，因此大粒子对小粒子的作用力，远强于小粒子对大粒子的作用力，二者的相互影响由此形成失衡。

莫雷尔打比方说："可以想象两艘大小不同的渡船驶向码头，每艘船都会掀起水波推动另一艘船，但推力大小因船体尺寸不同而存在差异。"

由于这类相互作用由声波传递，因此不受牛顿第三定律约束。这使得泡沫珠在悬浮状态下能够自主振荡杠杆平台，形成稳定节律，直观展现出这种特殊作用力的作用规律。