Czy da się zobaczyć czas? Jego kryształy mogą naprawdę istnieć

Naukowcy twierdzą, że kryształy czasu mogą istnieć

Czy kryształy czasu to tylko matematyczna ciekawostka, czy może coś takiego rzeczywiście istnieje? Fizycy zastanawiają się nad tym od 2012 roku, kiedy laureat nagrody Nobla Frank Wilczek po raz pierwszy zaproponował ideę ich istnienia. Według najnowszych badań fizyków z Kalifornii, jest to możliwe.

Frank Wilczek twierdził, że te hipotetyczne obiekty w stanie ich najniższej energii, czyli podczas "stanu podstawowego" mogą się okresowo poruszać, np. po orbicie kołowej. Teoretycznie jednak, obiekty w stanie podstawowym nie posiadają wystarczającej ilości energii, by w ogóle się poruszać.

Wielu sceptyków

Wielu fizyków jest nastawionych sceptycznie. Od czasu pojawienia się pomysłu, że kryształy czasu istnieją, niektórzy badacze proponują różne argumenty, przemawiające za tym, że jest to niemożliwe.

Większość naukowców uważa, że fizyczne istnienie kryształów nie jest możliwe ze względu na ich dziwne właściwości. Choć kryształów czasu nie można by wykorzystać do wygenerowania użytecznej energii (ponieważ zakłócanie ich powoduje, że się zatrzymują), nie naruszając wtedy drugiej zasady termodynamiki, one same w sobie naruszają symetrię fundamentalnych praw fizyki.

Według badań - mogą istnieć

Mimo wielu sprzeczności, najnowsze badania fizyków z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i laboratorium badawczego Microsoft Station Q, które także znajduje się na terenie uniwersytetu, zdają się potwierdzać tezę, że kryształy czasu mogą istnieć. Wyniki opracowania opublikowano w czasopiśmie "Physical Review Letters".

Zaskakujące jest to, że fizycy skupili się nie tylko na samych kryształach, ale też na następstwach ich istnienia. Według badaczy mogą one spontanicznie łamać zasadę symetrii przestrzeni, nazywaną "symetrią translacyjną czasu". Aby zrozumieć co to oznacza, naukowcy wyjaśniają, czym jest spontaniczne złamanie symetrii.

- Pomiędzy jawnym a spontanicznym złamaniem symetrii jest zasadnicza różnica - mówi współautor badań Dominic Else, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. - Jeśli symetria jest złamana jawnie, wtedy prawa natury nie posiadają już żadnej symetrii. Spontaniczne złamanie symetrii oznacza, że prawa natury mają symetrię, ale natura wybiera stan, w którym ich nie ma - dodaje.

Jeśli kryształy czasu rzeczywiście spontanicznie łamią symetrię translacyjną czasu, prawa natury, które nimi rządzą, nie zmienią się z czasem. Za sprawą ruchu stanu podstawowego, wraz z upływem czasu zmienią się natomiast same kryształy, tym samym spontanicznie łamiąc symetrię.

Spontaniczne złamanie symetrii

Choć prawie każdy rodzaj spontanicznego złamania symetrii został już kiedyś zaobserwowany, to spontanicznego złamania symetrii translacyjnej czasu nie zaobserwowano jeszcze nigdy. Jednym z powszechnie spotykanych przykładów spontanicznego złamania symetrii jest ten, występujący w magnesach. Prawa natury nie określają, który z biegunów magnesu będzie północny, a który południowy. Cechą wyróżniającą wszystkie materiały magnetyczne jest to, że właśnie spontanicznie łamią symetrię i wybierają jeden biegun na ten północny.

Innym przykładem mogą być zwykłe kryształy. Choć w tym przypadku prawa natury w ramach obracania lub przesuwania przestrzeni pozostają niezmienne, kryształy spontanicznie łamią symetrię przestrzeni, chociażby z tego względu, że wyglądają inaczej, gdy patrzymy na nie pod różnym kątem lub, gdy przesuną się trochę w przestrzeni.

Co zaobserwowali naukowcy?

W najnowszym opracowaniu fizycy określili ile trwałoby spontaniczne złamanie symetrii translacyjnej czasu, a następnie wykorzystali symulacje komputerowe, by przewidzieć, w których układach kwantowych mogłoby wystąpić. Badano grupę o nazwie "układy napędzane wieloma zlokalizowanymi ciałami Floqueta" (ang. Floquet-many-body-localized driven systems). Jak tłumaczą naukowcy, najważniejsze w tych układach jest to, że cały czas pozostają w stanie dalekim od równowagi termicznej, przez co nigdy się nie nagrzewają.

Nowa definicja złamania symetrii translacyjnej czasu jest podobna do pojęć złamania innych rodzajów symetrii. Jeśli wielkość układu (takiego jak kryształ) wzrasta, czas przejścia ze stanu złamania symetrii do jej rozpadu także się wydłuża, a czasem może to trwać tak długo, że rozpad nigdy nie nastąpi. Wtedy symetria całego systemu zostaje złamana.

- Nasza praca jest ważna z dwóch względów: z jednej strony pokazuje, że symetria translacyjna czasu nie jest odporna na jej spontaniczne złamanie - mówi współautor badań Bela Bauer, pracujący w laboratorium badawczym Microsoft Station Q. - Z drugiej strony, więcej wiemy na temat tego, że systemy niebędące w stanie równowagi mogą wiązać się z wieloma ciekawymi stanami materii, które nie mogą występować w układach równowagi - dodaje.

Możliwości dalszych badań

Według badaczy, przeprowadzenie eksperymentu, w którym można by zaobserwować złamanie symetrii translacyjnej czasu, jest możliwe. W tym celu trzeba by wykorzystać duży układ z uwięzionymi w nim atomami, jonami lub nadprzewodzącymi kubitami (które są najmniejszymi i niepodzielnymi jednostkami informacji kwantowej) tak, by stworzyć kryształ czasu. Następnie wystarczyłoby tylko zmierzyć, jak te systemy zmieniają się wraz z czasem. Według naukowców, będą wykazywać one okresowy ruch oscylacyjny, charakterystyczny dla kryształów czasu i wskazujący na spontaniczne złamanie symetrii translacyjnej czasu.

Badacze, którzy stworzyli najnowsze opracowanie, nie poprzestają tylko na nim. Chcą jeszcze więcej dowiedzieć się o kryształach czasu i już prowadzą nowe badania z grupą kolejnych naukowców.

W nauce jest jeszcze wiele niewiadomych. Ostatnim bardzo ważnym odkryciem badaczy było istnienie fal grawitacyjnych, inaczej nazywanych zmarszczkami czasoprzestrzeni.

Odkrycie fal grawitacyjnych i co dalej? Profesor o praktycznych zastosowaniach
Odkrycie fal grawitacyjnych i co dalej? Profesor o praktycznych zastosowaniach

Autor: zupi/rp / Źródło: phys.org

Pozostałe wiadomości

Najbliższe dni przyniosą pochmurną aurę z przelotnymi opadami deszczu. W niektórych regionach w weekend mogą pojawić się burze z ulewami. Na początku przyszłego tygodnia silnie powieje.

Najpierw ulewy, później silny wiatr. W pogodzie będzie się działo

Najpierw ulewy, później silny wiatr. W pogodzie będzie się działo

Źródło:
tvnmeteo.pl

Pogoda na jutro, czyli na piątek 01.08. W zdecydowanej większości kraju będzie pochmurno. Wystąpią również przelotne opady deszczu oraz lokalne burze z silnym wiatrem. W ciągu dnia termometry maksymalnie pokażą do 25 stopni Celsjusza.

Pogoda na jutro - 01.08. Zapowiada się deszczowy piątek

Pogoda na jutro - 01.08. Zapowiada się deszczowy piątek

Źródło:
tvnmeteo.pl

Dla wszystkich zmęczonych mokrym i chłodnym latem mamy dobre wieści - widać już w prognozach temperaturę powyżej 30 stopni. Kiedy tylko szósta fala monsunu europejskiego dobiegnie końca, masy powietrza polarnomorskiego ustąpią miejsca tym ciepłym - znad południowej Europy oraz północnej Afryki. Maksima temperatury, które teraz wynoszą 20-25 stopni, wskoczą w przedział od 30 do 35 stopni. Lato śródziemnomorskie nie będzie trwać długo, ale pojawia się szansa na kilka dni z prawdziwym upałem.

Kiedy wróci upał? Amerykanie mają optymistyczne prognozy dla Polski

Kiedy wróci upał? Amerykanie mają optymistyczne prognozy dla Polski

Źródło:
TVN24+

W wyniku ekstremalnych ulew w chińskich miastach zginęły już 44 osoby. Jeden z największych zbiorników wodnych w Państwie Środka odnotował rekordowo wysoki poziom wody. Władze przyznają, że nie przygotowały się odpowiednio na tak groźną aurę.

Kolejne ofiary śmiertelne ulew. Władze przyznają się do błędu

Kolejne ofiary śmiertelne ulew. Władze przyznają się do błędu

Źródło:
Reuters, PAP, Chinanews.com, hangzhou.gov.cn, news.cctv.com

W Seulu, stolicy Korei Południowej, w lipcu odnotowano aż 22 noce tropikalne z rzędu. Jak przekazali meteorolodzy, to bezprecedensowa sytuacja, której nie zauważono dla tego miesiąca od początku prowadzenia pomiarów.

22 noce tropikalne z rzędu. W stolicy padł niechlubny rekord

22 noce tropikalne z rzędu. W stolicy padł niechlubny rekord

Źródło:
AFP, Al Jazeera

Pewien australijski kierowca trafił na nietypową przeszkodę podczas przejeżdżania przez rzekę w Parku Narodowym Kakadu. Był nią krokodyl ukrywający się w wodzie. Wideo ze zdarzenia stało się hitem w sieci.

Krokodyl utknął pod samochodem. "Nagranie jedyne w swoim rodzaju"

Krokodyl utknął pod samochodem. "Nagranie jedyne w swoim rodzaju"

Źródło:
ABC News, CNN

W miejscowości Święty Gaj na Żuławach Elbląskich w województwie warmińsko-mazurskim doszło do przerwania wału przeciwpowodziowego rzeki Dzierzgoń. Z szerokiej na około 10 metrów wyrwy wylewają się masy wody, które spływają na naturalny polder. Na miejscu od wielu godzin trwa akcja służb. Ekspert wyjaśnił przyczyny trudnej sytuacji.

"Sytuacja jest dramatyczna". Woda zalewa pola

"Sytuacja jest dramatyczna". Woda zalewa pola

Aktualizacja:
Źródło:
KW PSP w Olsztynie, Gmina Rychliki, TVN24

Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) potwierdziła nowy rekord najdłuższego pioruna na świecie. Mierzył on ponad 800 kilometrów i zarejestrowano go w 2017 roku.

To najdłuższy piorun na świecie. "Niesamowita moc natury"

To najdłuższy piorun na świecie. "Niesamowita moc natury"

Źródło:
The Guardian, WMO

Za kilka tygodni dla Teheranu może nastąpić "dzień zero", kiedy w irańskiej stolicy całkowicie zabraknie wody - twierdzą eksperci. Kraj walczy z kryzysem. - Jeśli nie podejmiemy pilnych decyzji dzisiaj, w przyszłości znajdziemy się w sytuacji nie do rozwiązania - ostrzegł prezydent Iranu. Woda przyjeżdża do stolicy cysternami, a władze obniżyły jej ciśnienie niemal o połowę.

"Znajdziemy się w sytuacji nie do rozwiązania". Teheran w obawie przed "dniem zero"

"Znajdziemy się w sytuacji nie do rozwiązania". Teheran w obawie przed "dniem zero"

Źródło:
CNN

Badacze dokonali odkrycia nowego gatunku owada w australijskich lasach deszczowych. Masa i długość Acrophylla alta zaskoczyły naukowców.

Waży tyle, co piłka do golfa. Odkryli ogromnego owada

Waży tyle, co piłka do golfa. Odkryli ogromnego owada

Źródło:
Reuters

Norweskie służby zastrzeliły niedźwiedzia polarnego. Zwierzę zbliżyło się do domów mieszkalnych na wyspie Spitsbergen na Morzu Arktycznym.

Zastrzelono niedźwiedzia polarnego

Zastrzelono niedźwiedzia polarnego

Źródło:
PAP

Niedaleko Wysp Kurylskich wystąpiło silne trzęsienie ziemi o magnitudzie 6,6 - podał niemiecki ośrodek geologiczny GFZ. Wstrząs odnotowano niedaleko Kamczatki, gdzie w środę doszło do jednego z najsilniejszych trzęsień ziemi w historii pomiarów.

Trzęsienie ziemi w pobliżu Wysp Kurylskich

Trzęsienie ziemi w pobliżu Wysp Kurylskich

Źródło:
Reuters, GFZ

Ponad milion osób we Włoszech żyje na terenach narażonych na wysokie i bardzo wysokie ryzyko wystąpienia osuwisk ziemi - oświadczył Włoski Instytut Ochrony Środowiska i Badań. W obliczu wzrastającego zagrożenia, powodowanego głównie przez zmiany klimatu, naukowcy przedstawili nowe narzędzie, które ma wspomóc bezpieczeństwo mieszkańców.

Ponad milion Włochów w niebezpieczeństwie. Pomóc ma AI

Ponad milion Włochów w niebezpieczeństwie. Pomóc ma AI

Źródło:
Reuters

Portugalia zmaga się z falą pożarów lasów i nieużytków rolnych. Obecnie najtrudniejsza sytuacja ma miejsce na północy i w centrum kraju. W wielu gminach prowadzone są akcje ewakuacyjne, z żywiołem walczą tysiące strażaków.

Kolejne ewakuacje przez pożary

Kolejne ewakuacje przez pożary

Źródło:
PAP

W nocy z wtorku na środę z wielką siłą zadrżała ziemia. Potężne trzęsienie o magnitudzie 8,8 u wybrzeży półwyspu Kamczatka na Dalekim Wschodzie Rosji zostało zakwalifikowane jako jedno z największych wydarzeń sejsmicznych.

Najsilniejsze trzęsienia ziemi w XXI wieku. To z Kamczatki może awansować w rankingu

Najsilniejsze trzęsienia ziemi w XXI wieku. To z Kamczatki może awansować w rankingu

Źródło:
TVN24+

W mediach pojawiły się nagrania i zdjęcia przedstawiające wieloryby wyrzucone na brzeg w Japonii. Do zdarzenia miało dojść mniej więcej w tym samym czasie, gdy na Pacyfiku nastąpiło potężne trzęsienie ziemi i wywołane nim tsunami. Eksperci zaznaczają jednak, że oba zdarzenia nie są ze sobą powiązane.

Wieloryby wyrzucone na brzeg przez tsunami? Ekspert wyjaśnia nagranie

Wieloryby wyrzucone na brzeg przez tsunami? Ekspert wyjaśnia nagranie

Źródło:
NHK, tvn24.pl

Trwa walka z pożarami, które szaleją w północnej Portugalii. W pobliżu miasta Arouca strażacy próbowali opanować ogień podchodzący niebezpiecznie blisko domów. Trudna sytuacja panuje także w parku narodowym Peneda-Geres, gdzie pali się od soboty.

Ogień otoczył wioskę. Pożar jak "cios w serce"

Ogień otoczył wioskę. Pożar jak "cios w serce"

Źródło:
Reuters, SIC Noticias

Ponad sto milionów mieszkańców Stanów Zjednoczonych zostało objętych alarmami przed ekstremalnym upałem. Skwar dotknął południowe i wschodnie regiony kraju. We wtorek w Nowym Jorku pobity został dzienny rekord sprzed ponad 70 lat.

Padają rekordy. Upał męczy sto milionów ludzi

Padają rekordy. Upał męczy sto milionów ludzi

Źródło:
PAP, NWS, NBC New York

Po najsilniejszym trzęsieniu ziemi od ponad 10 lat na Kamczatce wybuchł wulkan. Kluczewska Sopka wyrzuciła popiół na wysokość trzech kilometrów. I to może nie być koniec jej aktywności.

Zatrzęsła się ziemia, wybuchł wulkan

Zatrzęsła się ziemia, wybuchł wulkan

Źródło:
PAP, Reuters

Anita Werner, dziennikarka "Faktów" TVN, przebywa na wyspie Oahu na Hawajach. Opowiadała o tym, jak otrzymała alert przed tsunami i musiała ewakuować się w bezpieczne miejsce. - To, co było rzeczywiście lekko stresujące w tej sytuacji, to kolejka samochodów, które jechały w głąb wyspy, żeby być w bezpiecznym miejscu - mówiła.

Anita Werner: jak są ostrzeżenia przed tsunami, to robi to na człowieku wrażenie

Anita Werner: jak są ostrzeżenia przed tsunami, to robi to na człowieku wrażenie

Trzęsienie ziemi o magnitudzie 8,8 - szóste największe w historii pomiarów i najsilniejsze na świecie od 14 lat - wystąpiło u wschodnich wybrzeży Kamczatki na Dalekim Wschodzie Rosji. Fale tsunami dotarły też między innymi do Japonii, Hawajów oraz do Zachodniego Wybrzeża USA. Do tej pory nie odnotowano jednak poważnych szkód, a w wielu regionach obniżono już poziom ostrzeżenia. Najbardziej zagrożonym regionem jest obecnie Ameryka Południowa.

Jedno z największych trzęsień ziemi w historii. Gdzie odwołano alarm, a gdzie nadal czekają na tsunami

Jedno z największych trzęsień ziemi w historii. Gdzie odwołano alarm, a gdzie nadal czekają na tsunami

Aktualizacja:
Źródło:
CNN, PAP, Reuters

Bardzo silne trzęsienie ziemi zarejestrowano we wtorek w rejonie Kamczatki. W wielu krajach wydano ostrzeżenia przed tsunami. Jak mówił na antenie TVN24 Tomasz Wasilewski, prezenter tvnmeteo.pl, fala tsunami może przemieszczać się nawet z prędkością odrzutowca - 800 kilometrów na godzinę.

"Fala tsunami może przemieszczać się z prędkością odrzutowca"

"Fala tsunami może przemieszczać się z prędkością odrzutowca"

Źródło:
TVN24, tvnmeteo.pl

W wyniku silnego trzęsienia ziemi, które odnotowano u wschodnich wybrzeży Kamczatki, powstała fala tsunami. Dotarła ona między innymi do Hawajów. Na Kontakt24 napisały Polki przebywające na wyspach Oʻahu i Maui.

Relacje Polek z Hawajów: znajomi śpią w samochodzie, córki u nas na podłodze

Relacje Polek z Hawajów: znajomi śpią w samochodzie, córki u nas na podłodze

Źródło:
Kontakt24

W mieście Tamba położonym na wyspie Honsiu padł w środę nowy rekord ciepła dla Japonii. Termometry pokazały tam aż 41,2 stopnia Celsjusza - podała Japońska Agencja Meteorologiczna (JAM). Na terenie niemal całego kraju wydano ostrzeżenia przed ekstremalnym upałem.

Nowy rekord gorąca padł w Japonii

Nowy rekord gorąca padł w Japonii

Źródło:
PAP, AFP

Niż genueński przyniósł w ostatnich dniach wielu regionom kraju ulewny deszcz. Intensywne opady w połączeniu z temperaturą przekraczającą 20 stopni to idealne warunki do pojawienia się mnóstwa komarów i wzrostu aktywności kleszczy.

Po ulewach mogą się pojawić chmary komarów    

Po ulewach mogą się pojawić chmary komarów    

Źródło:
PAP

W prognozach pogody dla środkowej Europy natykamy się na pojęcie niżów genueńskich - systemów pogodowych niosących ze sobą ogromne ilości wilgoci. Chociaż towarzyszą one mieszkańcom Starego Kontynentu od wieków, wydaje się, że ostatnimi czasy słyszymy o nich coraz częściej. Czy teraz, w epoce zmian klimatu, Polska powinna coraz bardziej bać się tych niżów i ulew, które ze sobą niosą?

Czy Genua boi się niżów genueńskich?

Czy Genua boi się niżów genueńskich?

Źródło:
TVN24+

Burza tropikalna Co-May nawiedziła wschodnie Chiny. Z powodu zagrożenia ewakuowano ponad 280 tysięcy mieszkańców Szanghaju. W związku z trzęsieniem ziemi wydano dla tego miasta ostrzeżenie przed tsunami.

Setki tysięcy ewakuowanych, odwołane loty. Wydano alerty

Setki tysięcy ewakuowanych, odwołane loty. Wydano alerty

Źródło:
Reuters, PAP

Hongkong nawiedziły silne ulewy. We wtorek w mieście po raz pierwszy w tym roku obowiązywały najwyższe, czarne ostrzeżenia meteorologiczne. Intensywne opady deszczu doprowadziły do powstania spektakularnego "wodospadu" przy jednej z ulic.

Ekstremalne opady stworzyły spektakularny "wodospad"

Ekstremalne opady stworzyły spektakularny "wodospad"

Źródło:
Reuters, straitstimes.com, hongkong.fp

Gwałtowna pogoda nie daje Tajwanowi odetchnąć po przejściu tajfunu Danas. Wyspę nawiedziła kolejna porcja ulewnego deszczu, który doprowadził do powodzi. Utonęło w niej kilka tysięcy świń, a straty szacowane są na pół miliona dolarów.

"Woda sięga na dwa metry". Kilka tysięcy świń utonęło

"Woda sięga na dwa metry". Kilka tysięcy świń utonęło

Źródło:
Reuters, Focus Taiwan

Powodzie błyskawiczne to bardzo niebezpieczne zjawisko, które coraz częściej występuje w naszym kraju - ostrzegają eksperci. Obecnie ze skutkami poważnych zalań i podtopień zmagają się mieszkańcy południowych i południowo-wschodnich regionów Polski.

"Z niepozornej, na co dzień spokojnej i urokliwej rzeczki robi się piekło"

"Z niepozornej, na co dzień spokojnej i urokliwej rzeczki robi się piekło"

Źródło:
PAP

Mieszkańcy północnych regionów Chin zmagają się ze skutkami katastrofalnej powodzi wywołanej obfitymi opadami deszczu. W wyniku żywiołu zginęło co najmniej 30 osób, a ponad 80 tysięcy zostało ewakuowanych. Według władz ulewy mogą utrzymywać się do środy.

Coś takiego "spotyka się raz na setki lat"

Coś takiego "spotyka się raz na setki lat"

Aktualizacja:
Źródło:
PAP, Reuters