Įsivaizduokite ledą, kuris ištirpdamas niekada visiškai nepraranda savo rašto: kristalinės tvarkos fragmentai plūduriuoja skystyje. Keista. Gražu. Neramu. Ar laikas galėtų elgtis panašiai?
Max Planck sudėtingų sistemų fizikos institute du fizikai, Zuo Wang ir Marios H. Michael, nubrėžė teorinį visatos modelį, kuriame taip ir vyksta. Jų modelis keičia idealaus metronominio sujudinimo poveikį į triukšmingą, termiškai vibruojančią aplinką ir klausia, kas nutinka diskretiškam laiko kristalui, kai jo pastovus ritmas atimamas.
Norint sekti jų mintis, įsivaizduokite dvimatę plėvelę iš smulkių kvantinių rodyklių — sukinių — kurios kiekviena stumia savo kaimynus. Dabar padėkite tą plėvelę į tuščią elektromagnetinę ertmę. Įprastoje istorijoje išorinė periodinė jėga (pavyzdžiui, lazeris) stumia sukinius ir sistema atsako subharmoniniu ritmu: du impulsai nuo sujudintojo sukelia vieną bendrą osciliaciją. Tai yra diskretus laiko kristalas, periodinė struktūra laike, o ne erdvėje.
Tačiau Wang ir Michael pakeitė sklandų tobulos jėgos plaktuką neramiu terminio svyravimo bakstelėjimu. Ertmės triukšmingas laukas tampa netolygiu būgnininku. Sąveikaujančių sukinių tinklo skaitmeniniai modeliavimai pagal šį kaprizingą sujudinimą atskleidė netikėtą išliekamumą: daugelis sukinių vis tiek užsifiksuoja ritme, kurio dažnis yra pusė ertmės vidutinio dažnio. Jie palaiko ritmą kartu, bet tik lokaliai. Kartais raštas perslenka ir tam tikra sritis persijungia į ekvivalentinį laiko poslinkį. Šie persijungimai žygiuoja per sistemą tarsi lokalizuoti laiko defektai; autoriai juos vadina laiko solitonais.
Rezultatas nėra nei kristalas, nei chaosas. Vietoje to sistema elgiasi kaip laiko skystis: trumpalaikė laiko tvarka išlieka, o ilgalaikė koherencija ištirpsta. Pagalvokite apie ledą, virtusį vandeniu. Plataus masto ledo kristalinė simetrija dingsta, tačiau artimi molekulės vis tiek juda mažais, kartojamais motyvais. Laiko analogas išsaugo lokalius ritmus, bet praranda bendrą, nuolat pastovų fazinį režimą.
Galbūt labiausiai prieštaringas atradimas yra šilumos ambivalentiška rolė. Terminis drebulys ne vien tik ardo tvarką. Labai žemoje temperatūroje triukšmingas sujudinimas yra per silpnas, kad suformuotų kolektyvinį ritmą. Padidinkite temperatūrą ir aiškus subharmoninis raštas prasiskleidžia. Šiluma tam tikrame parametrų lange iš tikrųjų padeda sistemai sinchronizuotis. Per didelis sujaudinimas ir, kaip nuspėjama, koherencija vėl žlunga.
Kodėl tai svarbu? Nes tai pravėrina konceptualias duris. Laiko kristalai tradiciškai reikalavo sistemų, esančių toli nuo pusiausvyros, ir apsaugos nuo termalizacijos. Laiko skystis, kita vertus, užuomina, kad temporalinė tvarka gali išlikti net kai sujudinimas yra netobulas, galbūt net terminiuose pusiausvyros režimuose, kuriuose įprasti laiko kristalai paprastai negali išlikti.
Visa tai kol kas egzistuoja popieriuje ir skaitmeniniuose eksperimentuose. Komanda paskelbė savo darbą arXiv prieš recenzavimo procesą. Laboratorinis patvirtinimas bus sudėtingas: sukurti platformą, kurioje sąveikaujantys sukiniai susietųsi su triukšminga ertme ir stebėti pusfrekvencinius ritmus bei klajojančius laiko solitonus nėra paprasta. Tačiau jeigu eksperimentai užregistruos tokį elgesį, tai galėtų pakeisti mūsų supratimą apie tai, kaip tvarka iškyla iš triukšmo, ne tik kondensuotoje materijoje, bet ir įvairiose sujudintose kvantinėse sistemose.
Jei bus patvirtinta, laiko skystis privers iš naujo apmąstyti, kaip tvarka iškyla triukšmingoje aplinkoje.
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.