紐約大學團隊觀察到巨觀時間晶體 聲波交互作用中斷牛頓第三定律

紐約大學（NYU）的物理學家團隊成功觀測到一種全新的巨觀時間晶體形式，此發現已於2026年2月6日發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。此種物質態由懸浮在聲波上的可見粒子構成，它們透過交換聲波來進行交互作用，其系統設計被研究人員形容為「非比尋常地簡單」。整個實驗裝置高度約三十公分，可輕鬆握於掌中，且粒子群組能維持其規律模式長達數小時。

該實驗系統的核心在於其非互易的交互機制。系統由懸浮在空氣中的小型聚苯乙烯珠粒組成，利用聲學抗重力裝置中的駐波來抵銷重力。當這些懸浮珠粒彼此靠近並交互作用時，作用力是藉由散射的聲波來傳遞的。由於粒子尺寸的差異，較大粒子散射的聲能較多，導致大粒子施加於小粒子的作用力，大於小粒子回施於大粒子的反作用力。這種內在的不對稱性，直接打破了艾薩克·牛頓第三運動定律所要求的交互作用互易性。

牛頓第三定律主張作用力與反作用力大小相等、方向相反，然而，聲波介導的交互作用不受此限制，因為聲波本身會帶走動量，使得作用力不再需要完全抵銷。正是這種互易性的破壞，使得該系統能夠維持一種持續的、自發性的、有節奏的振盪，這是時間晶體的標誌性特徵。領導此項研究的紐約大學軟物質研究中心主任大衛·格里爾（David Grier）教授，與研究生米婭·莫雷爾（Mia Morrell）及大學部學生莉拉·艾略特（Leela Elliott）共同完成了這項工作。

此項研究的結論是，研究團隊成功實現了一個巨觀的、古典的時間晶體，其運作機制挑戰了古典力學的基本法則。過去，時間晶體通常被視為極為複雜的量子現象，但此聲波懸浮系統的簡潔性，使其成為研究非互易現象的理想模型。此發現的意義在於，它為跨領域研究提供了新的視角，特別是在系統生物學領域，這些非互易交互作用為研究生物時鐘和新陳代謝等生物化學網絡提供了強大的巨觀類比模型。

從技術層面來看，此類非互易系統的突破，預示著在量子計算、先進數據儲存技術，以及開發新型非互易器件和精密感測器方面，具有潛在應用前景。此項研究的成功，不僅在實驗上證實了時間晶體秩序不必然局限於量子領域或超低溫條件，更展示了古典波介導的力學如何自然地產生破壞互易對稱性的現象，為探索遠離平衡態的系統提供了新的途徑。