Podpis: Własny Kryształ Alum. Waga 5,01 g Źródło: JanDerChemiker przez wikimedia commons
Druga zasada termodynamiki mówi, że wszystkie izolowane systemy zmierzają w kierunku entropii. Grupa fizyków spekulowała, że urządzenie zwane „kryształem czasoprzestrzennym” teoretycznie może nadal działać jako komputer nawet po śmierci termicznej wszechświata. Problem polegał na tym, że do tej pory nie mieli pojęcia, jak zbudować kryształ czasoprzestrzenny.
Kryształy składają się z powtarzających się wzorów atomów lub cząsteczek, są symetryczne w przestrzeni i w najniższym stanie energetycznym. Są one wynikiem usunięcia całej energii z układu (np. Kryształów lodu tworzących się po odebraniu ciepła) nagradzany Noblem fizyk Frank Wilczek z Massachusetts Institute of Technology spekulował, że symetria takich struktur krystalicznych może istnieć w czwartym wymiarze czasu i przestrzeni. Atomy w krysztale czasu stale obracają się i wracają do pierwotnego położenia, a będąc w najniższym możliwym stanie energetycznym, będą się obracać nawet po tym, jak wszechświat ulegnie entropii. Taki powtarzający się wzór ruchu zwykle wymaga energii, ale teraz grupa naukowców z University of Michigan w Ann Arbor i Tsinghua University w Pekinie, kierowana przez Tongcang Li z University of California, Berkeley uważa, że opracowali sposób stworzenia takiego kryształ w najniższym stanie energetycznym, który pokazuje ten powtarzający się wzór lub strukturę okresową, zarówno w czasoprzestrzeni, jak i w czasoprzestrzeni.
Proponują zbudowanie pułapki jonowej, która utrzymuje naładowane cząstki na miejscu za pomocą pola elektrycznego. Jony naturalnie odpychają się ze względu na odpychanie kulombowskie, tworząc kryształ w kształcie pierścienia, który można obracać, przykładając słabe statyczne pole magnetyczne. Jeśli następnie usuniesz pole elektryczne, jony będą dalej same się obracać. Nie narusza to żadnych praw fizyki, nie jest to perpetuum mobile, ponieważ nie można pobrać energii z systemu, nie może wykonać żadnej pracy, nawet jeśli się porusza. Głównym wyzwaniem przy budowie kryształu będzie konieczność doprowadzenia temperatur do zera absolutnego.
Okresowość kryształów czasoprzestrzennych czyni je naturalnymi zegarami. Wilczek sugeruje zbudowanie komputera z kryształu czasu pracy, z różnymi stanami obrotowymi zastępującymi zero i jedynki konwencjonalnego komputera. Taki komputer byłby w stanie przetrwać ostateczną śmierć termiczną Wszechświata. Jest jednak tylko jedna mała szkopułka, jak przyznaje Tongcang Li „skupiamy się na krysztale czasoprzestrzennym, który można stworzyć w laboratorium, więc musisz wymyślić metodę, aby stworzyć laboratorium, które przetrwa śmierć po upale Wszechświata."
Przeczytaj więcej tutaj
