提示：諾貝爾物理學獎得主弗朗克-韋爾切克近日發表最新研究成果稱，可做周期性運動的「時間晶體」可能確實存在。研究人員認為，這種神奇的結構類似於永動機，處於一種永動狀態，但並不違背能量守恆定律。
物理學家探索了這樣一個概念：冷態的物質最終可以形成重複的模式。
「永動機」這個詞--從十九世界中期開始，科學家們就嘲笑這個概念。「諾貝爾物理學獲獎者」 Frank Wilczek似乎和這個概念無關，但是如果Wilczek關於對稱性和時間的本質的最新觀點正確的話，科學家們就會提出：雖然永遠都沒有能量輸出的，但是永動機可以真實存在。Frank Wilczek提出：物質可以形成一個「時間晶體」，它的結構可以隨著一個普通的晶體進行周期性的重複，但是這種重複是發生在時間上而不是空間上。這樣的晶體將會代表物質未知的一種狀態，這種物質的狀態可能在早期宇宙冷卻，失去原始的對稱性的時候出現過。
加州技術研究所的宇宙學家Sean Carroll 說：「這些論文本身就完全受人尊敬，而且毋庸置疑的正確和有趣。」
Wilczek是麻省理工學院的一名教授，因他在發展中的量子色動力學中的開創性的工作而聞名。量子色動力學解釋原子核內部的粒子怎麼聯合在一起。他說他最新的觀點是來源於兩年前當他教群論的一堂課上。群論是數學的分支，用矩陣來描述基本粒子們的內在對稱性和對晶體進行分類。處於平衡狀態的液體或氣體，是由均勻分布的粒子構成的，呈現出完美的空間對稱性--它們看起來每個地方，每個方向上都一樣。
在處於能量非常低或最低的時候，大多數物質不能保持對稱性，而會結晶。晶體的規則幾何形狀缺少完整的空間對稱性；結構不會處處相同。因為晶體在能量非常低的時候，它的對稱性減少了，物理學家說，這些晶體出現自發對稱性破壞。在許多物理領域裡也發生相同的過程。一種對稱性的破壞，可以由希格斯玻色子指示出來。希格斯玻色子在大型強子對撞機里被捕獲，可以用來解釋亞原子粒子為什麼有質量。
Wilczek 說他開始思考普通的三維晶體通過增加額外的一個時間維度變成四維晶體的概念。一個時間晶體能自發破壞Wilczek所稱的「對稱性之母「--時間平移的對稱性。時間平移對稱性指的是物理規律不會依賴於時間起點的選擇。一個時間晶體它可以隨著時間改變，但是會持續回到它開始時的相同形態，就如一個鐘的移動的指針周期性的回到它的原始位置。
與普通的鐘或者其他周期性的過程不同的是，時間水晶和空間水晶一樣會是最低限度的能量的一種狀態。乍一看，這提出了個矛盾。時間水晶根據定義來講，為了破壞時間平移對稱性，必須隨著時間改變。但是擁有最低能量的體系「通常」不能移動。如果它可以移動，那麼額外的能量仍然會被輸出，直到這個體系達到真正的最低能量即靜止的狀態。
「起先，我認為時間晶體這個概念簡單，也是不可能的，」Wilczek在坦佩的亞利桑那州立大學的一個近期講座中寫到：「現在我認為這既不簡單也並非不可能。"
他與Shapere 證明物質可以在靜止狀態下，總能量為零。他們用數學重新表達動能(0.5倍的質量乘以速度的平方)的普通定義，將動能定義為不同的，但是同樣有效的值，這個值是依賴於可供選擇的一個速度（例如，增加一個額外項如速度的四次方，而改變普通的動能）。
一旦啟動，時間晶體不需要外在的力去保持運動而能永遠運動下去。這類永動機不會違背任何已知的物理定律，因為沒有起先加入的能量，也就沒有任何可以從這體系中輸出的能量。這類體系甚至可被用於傳遞信息。在體系周圍的其他所有物質都消逝後，體系仍存留著。
Wilczek說，現代科技最接近時間晶體的物質是：攜帶電流的超導體，它在低溫下運載移動的持久電流。在一根普通的超導電纜里，電流是恆定的，如果實際隨著時間的改變而什麼都不變的話，超導體並不符合一個真正的晶體的概念。但是如果工程師能夠構建出一個波形分布的帶電粒子超導體而不是均勻分布的帶電粒子的超導體，那麼隨著電流流動，電流向前傳遞，這持久電流就會隨著時間的改變而改變。
Armendáriz Picón說，時間晶體的概念，可以來闡明隨時間不對稱的自然現象怎麼用對稱理論來描述。它也可以用於宇宙的起源和進化。「你可以認為這些[時間]晶體是一種新形態的物質，這物質可用來解釋未解的現象，比如說現階段的宇宙加速膨脹。「
Wilczek 警示說：理論尚處於早期階段。他在近期的一個演講中提到，對物理學家來說，時間晶體猶如探索新大陸。但他補充道，這新大陸是不是一個新的世界，或是南極洲，時間會說明一切。
