光一照，液晶就开始“跳舞”？科学家真的看见了时间的形状

发布时间：2025-09-23 10:20:53  浏览量：1

今年9月，新发表于《自然・材料》的一项研究指出，科学家们用一种日常生活中常见的液晶材料，做出了一件有些不可思议的事：他们让时间“动了起来”，而且我们还能亲眼看到它。

听起来很玄幻，但它确确实实发生在实验室里。

时间晶体是一种在时间上呈现周期性变化的物质结构。

这个概念最早是在2012年由诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克提出来的。他当时在思考一个问题：既然空间中的晶体，比如钻石，是原子在空间里整齐地排成阵，那时间里能不能也有这样的“阵列”？也就是说，某种物质能不能自己在时间里反复变化，像钟表一样咔哒咔哒地动，但又不需要外力驱动？

这就是时间晶体的雏形。听起来像永动机？没错，很多人一开始也这么认为。但后来发现，原始设想中永远自己动的时间晶体确实不现实，但有些特定条件下的系统，比如量子计算机里原子组成的网络，还真能做出类似的“时间节奏”。

问题是，那些实验都藏在深奥的量子世界里，普通人根本看不见。

这次的研究不一样，它用了我们熟悉的液晶材料。你可能没见过液晶原样，但你用的电视、显示器、电子手表里都有它的身影。

科学家们用一层液晶膜，夹在两块涂了光敏染料的玻璃之间。刚开始，这些液晶分子都安静地排列着。但当用光在特定条件下照射玻璃板上的光敏染料分子时，这些染料分子的取向会发生改变，进而挤压液晶分子。一旦有些液晶分子发生“扭曲”，就会引发连锁反应，瞬间产生了成千上万个新的“扭折”（扭曲结构），它们开始旋转、流动、再排列——而且是有节奏的。

更神奇的是，这种节奏能持续好几个小时，哪怕你改动温度、换个光强，它还是能“跳”下去。不是乱动，而是像一支编排好的舞蹈，分毫不差地重复着每一个动作。

这些液晶分子的“舞蹈”会让光线通过时变得不一样，科学家用偏振显微镜一看，里面的图像就像波纹一样，一圈一圈地扩散开来。而且，通过调整实验装置，这些图案可以放大到厘米级别，也就是说，即使不用显微镜，在特定条件下你也能自己看到这些“时间的节奏”。

一束光、一片膜、几块玻璃，时间的形状就这样被“照”了出来。

可能有人会说：这不就是液晶在光照下的反应吗？是不是被说得太玄乎了？

这个问题，科学家也想到了。他们的关键点在于：这些运动不是简单的物理反应，而是系统内部形成的一种稳定、可重复的时间结构。它不是你一停光它就停，而是你光一照，它就自己“动”起来，还能持续跳好几个小时。

更重要的是，这种行为在多个实验样本中都能重复，说明它不是偶然现象，更像是液晶材料在特定条件下的一种“自我组织”。

科学家指出，因为它的图样在空间和时间上同时变化，所以严格点来说，它应被称为“时空晶体”。不过，它无疑符合时间晶体的定义。

这项研究让我们第一次能够真正看见的时间晶体。

有时候，科学的突破并不一定来自最复杂的设备，而是来自最简单的问题和最朴素的材料。

他们还强调，这类时间晶体还具有多种潜在用途。比如，这种晶体层可以被嵌入钞票作为防伪元素——只需用光照射，就能显现独特的“时间水印”，从而验证钞票真伪。

通过堆叠不同图样的时间晶体，还能生成更复杂的图案，比如动态二维码，未来或许可用于大容量数字数据存储。相信未来这项技术有机会在许多领域发挥作用。