Не машина времени, но её предчувствие: учёные показали кристалл, который хранит ритм вечности

Представьте себе часы без стрелок и пружин, которые всё равно "идут" — не останавливаются, не тратят энергию, а бесконечно пульсируют, будто живые. Именно такую идею удалось приблизить к реальности группе физиков из Университета Колорадо в Боулдере. Учёные нашли способ создать новый тип так называемого кристалла времени — загадочного состояния материи, в котором частицы не замирают, а находятся в вечном ритмичном движении.

Что такое кристалл времени

Классические кристаллы — это алмазы, соль или кварц, где атомы выстраиваются в строгие решётки в пространстве. В 2012 году нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек задал дерзкий вопрос: можно ли получить подобную структуру не в пространстве, а во времени?

"Даже в состоянии покоя атомы могут изменять свою конфигурацию снова и снова, как бесконечная анимация", — напоминал Вильчек, когда представлял идею "time crystal".

Тогда многие физики сомневались в её осуществимости, но всего через несколько лет начались первые успешные эксперименты.

Первые шаги: квантовый компьютер и танцующие атомы

В 2021 году команда исследователей Google использовала квантовый процессор Sycamore для создания цепочки атомов, которые под действием лазера начинали колебаться с предсказуемой периодичностью. Это напоминало вечный маятник, которому не требуется внешнее топливо. Научное сообщество впервые увидело, что "кристаллы времени" могут существовать не только в уравнениях, но и в лаборатории.

Взгляд в микроскоп: кристаллы, которые видно

До последнего времени такие эксперименты были слишком абстрактными для широкой публики: физики фиксировали эффекты лишь с помощью сложных приборов. Однако в новом исследовании Чжао и профессор Иван Смалюх пошли иным путём. Они использовали жидкие кристаллы — материалы, знакомые каждому владельцу смартфона или телевизора с LCD-экраном.

Учёные поместили стержневидные молекулы в тонкие стеклянные ячейки и покрыли их красителем. В спокойном состоянии эти структуры казались неподвижными. Но стоило направить на них свет, как молекулы начали синхронно вращаться и сжиматься, образуя тысячи движущихся "изгибов". Под микроскопом это выглядело как завораживающий узор из розовых и коричневых полос, меняющихся во времени.

"Их можно наблюдать непосредственно под микроскопом, а при особых условиях даже невооружённым глазом", — рассказал ведущий автор работы, аспирант Ханьцин Чжао.

Фактически, учёным удалось создать "вечные часы", которые работают без батареек и без механизма. Всё, что им нужно, — немного света.

Танец частиц и штрихкоды времени

Интересно, что при изменении температуры или других условий движение этих структур не останавливалось. Оно лишь адаптировалось, продолжая повторяться в удивительно устойчивом ритме.

"Эти искривления возникают, и их не так-то просто убрать. Они ведут себя как частицы и начинают взаимодействовать друг с другом", — пояснил профессор Иван Смалюх.

Ученые даже смогли наложить несколько таких кристаллов друг на друга. Результатом стали ещё более причудливые узоры, напоминающие временные штрихкоды. Это открывает путь к созданию новых способов хранения и передачи информации.

От лаборатории к будущим технологиям

Физики уверены, что их открытие имеет огромный потенциал. Кристаллы времени могут стать надёжным элементом в системах защиты от подделок. Например, на банкноты или документы можно будет наносить специальные "живые" отметки, которые невозможно подделать, ведь они проявляются только под определённым светом.

Ещё одно направление — хранение данных. Устойчивые временные узоры способны выполнять роль своеобразной "живой памяти", вмещая огромные массивы информации. А в будущем, считают исследователи, эти материалы могут стать частью новых поколений вычислительных устройств и сенсоров.

"Мы не хотим сейчас ограничивать количество приложений. Я думаю, что возможности для развития этой технологии практически безграничны", — отметил профессор Иван Смалюх.

Наука, которая меняет представления о времени

Эксперимент с жидкими кристаллами — это не просто красивая демонстрация. Он подталкивает учёных к новому пониманию природы времени и материи. Ведь если можно заставить частицы двигаться в бесконечном цикле без дополнительной энергии, то привычное представление о том, что всё в мире стремится к хаосу, оказывается не столь однозначным.

Кристаллы времени не сделают возможным путешествие в прошлое или будущее, но они уже доказали: у природы есть ещё немало секретов, которые могут перевернуть наши представления о законах Вселенной и подарить человечеству технологии будущего.

Уточнения

Учёные — специалисты в какой-либо научной области, внёсшие вклад в науку.