编者按：在科学的边界，每一次突破都像是打开了一扇通往未知宇宙的门。今天，我们带你走进一个颠覆经典物理定律的奇妙世界——时间晶体。想象一下，牛顿第三定律告诉我们“作用力与反作用力相等”，但纽约大学的研究者们却发现了悬浮在声波上的时间晶体，它们在空中翩翩起舞，不受传统力学的束缚。这不仅是对基础物理的挑战，更可能为量子计算、生物节律乃至未来科技带来革命性启示。让我们一起探索这个看似简单却充满无限可能的科学奇迹，感受人类智慧如何一次次突破想象的极限。
每一个作用力，都有一个大小相等、方向相反的反作用力——这大概是你在学校学过的牛顿第三运动定律。
正是这一定律解释了从行走方式到棒球弹跳，甚至火箭升空进入太空的一切现象。
然而，纽约大学的研究人员发现了一种违背牛顿第三定律的东西——一种悬浮在声波垫上的新型“时间晶体”。
晶体——无论是昂贵的钻石还是普通的食盐颗粒——都是原子在空间中按高度有序的重复模式排列的固体。
相比之下，时间晶体则是在时间维度上组织成重复模式，形成一个粒子量子系统，在重复周期中来回运动。
时间晶体最初由麻省理工学院的诺贝尔奖得主物理学家弗兰克·维尔切克于2012年提出，被认为未来可能在从数据存储到先进量子计算等各个领域找到实际应用。
“时间晶体之所以迷人，不仅在于其可能性，还因为它们看起来如此奇异和复杂，”论文作者、纽约大学物理学家大卫·格里尔在一份声明中说。他补充道：“我们的系统之所以非凡，是因为它极其简单。”
研究人员创造的时间晶体由聚苯乙烯泡沫珠组成——很像包装中使用的那些——悬浮在相距约六英寸的两组扬声器之间的半空中。
制造这种新型时间晶体的第一步是让粒子在声波垫上悬浮在阵列中心。
“声波对粒子施加力——就像池塘表面的波浪可以对漂浮的叶子施加力一样，”同样来自纽约大学的论文作者米娅·莫雷尔解释道。
“我们可以通过将物体浸入称为驻波的声场中来使其对抗重力悬浮。”
一旦在声场中悬浮，单个粒子通过交换散射的声波相互作用。
具体来说，较大的粒子比较小的粒子散射更多的声音——因此较大的粒子对较小的影响更大——导致不平衡的相互作用。
“想象两艘不同大小的渡轮靠近码头，”莫雷尔解释道。“每艘都会产生水波推动另一艘——但程度不同，取决于它们的大小。”
根据物理学家的说法，构成新型时间晶体的珠子之间通过波介导的相互作用不受牛顿第三运动定律的约束；它们不是与平衡力绑定，而是在半空中以非互惠的方式相互作用和运动。
研究人员表示，除了扩展我们对时间晶体及其各种形式的理解外，这一新发现还可能为支撑我们生物钟的昼夜节律提供见解。
他们解释说，这是因为一些生化网络——比如我们身体用来分解食物的系统——也以非互惠的方式相互作用，就像漂浮的时间晶体一样。
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Morrell, M. C., Elliott, L., & Grier, D. G. (2026). Nonreciprocal Wave-Mediated Interactions Power a Classical Time Crystal. Physical Review Letters, 136(5). https://doi.org/10.1103/zjzk-t81n
