یخی را تصور کنید که هنگام آب شدن، الگوی خود را هرگز کاملا از دست نمی‌دهد؛ تکه‌هایی از نظم بلوری که درون یک مایع شناور می‌مانند. عجیب است. زیباست. کمی هم ناآرام‌کننده است. آیا زمان هم می‌تواند چنین رفتاری داشته باشد؟
دو فیزیک‌دان در مؤسسه فیزیک سامانه‌های پیچیده ماکس پلانک، زو وانگ و ماریوس اچ. مایکل، جهانی نظری را ترسیم کرده‌اند که در آن پاسخ مثبت است. مدل آن‌ها یک محرک کاملا منظم و مترونوم‌وار را با محیطی پرنویز و دچار لرزش‌های حرارتی جایگزین می‌کند و می‌پرسد وقتی ضربان پایدار از یک کریستال زمان گسسته گرفته شود، چه اتفاقی رخ می‌دهد.
برای دنبال کردن ایده آن‌ها، صفحه‌ای دوبعدی از پیکان‌های بسیار کوچک کوانتومی، یعنی اسپین‌ها، را تصور کنید که هرکدام همسایه‌های خود را تحت تأثیر قرار می‌دهد. حالا این صفحه را درون یک حفره الکترومغناطیسی توخالی بگذارید. در روایت معمول، یک نیروی دوره‌ای بیرونی، مثلا یک لیزر، به اسپین‌ها ضربه می‌زند و سامانه با آهنگی زیرهارمونیک پاسخ می‌دهد: دو ضربه از محرک، یک نوسان جمعی واحد ایجاد می‌کند. این همان کریستال زمان گسسته است؛ ساختاری دوره‌ای در زمان، نه در فضا.
اما وانگ و مایکل چکش یکنواخت یک محرک کامل را با ضربه‌های بی‌قرار نوسانات حرارتی عوض کردند. میدان نویزی حفره به یک طبل‌زن نامنظم تبدیل می‌شود. شبیه‌سازی‌های شبکه اسپین‌های برهم‌کنش‌کننده زیر اثر این محرک دمدمی‌مزاج، پایداری شگفت‌انگیزی را نشان داد: بسیاری از اسپین‌ها هنوز با آهنگی برابر با نصف بسامد میانگین حفره قفل می‌شوند. آن‌ها با هم زمان را نگه می‌دارند، اما فقط به شکل موضعی. هر از گاهی الگو می‌لغزد و ناحیه‌ای به یک زمان‌بندی هم‌ارز تغییر حالت می‌دهد. این تغییرها مانند نقص‌های موضعی در زمان در سراسر سامانه پیش می‌روند؛ نویسندگان آن‌ها را سالیتون‌های زمانی می‌نامند.
نتیجه نه کاملا بلور است و نه آشوب. در عوض، مانند مایعی از زمان رفتار می‌کند: نظم زمانی کوتاه‌برد باقی می‌ماند، در حالی که همدوسی بلندبرد از هم می‌پاشد. به آبی فکر کنید که از یخ پدید آمده است. تقارن بلوری گسترده یخ از میان رفته، اما مولکول‌های نزدیک هنوز در الگوهای کوچک و تکرارشونده حرکت می‌کنند. همتای زمانی این پدیده، ضربان‌های محلی را حفظ می‌کند، اما یک فاز سراسری و همیشه پایدار را از دست می‌دهد.
شاید خلاف‌انتظارترین یافته، نقش دوگانه گرما باشد. لرزش حرارتی صرفا نظم را فرسوده نمی‌کند. در دماهای بسیار پایین، محرک نویزی آن‌قدر ضعیف است که نمی‌تواند یک ریتم جمعی را هسته‌زایی کند. با افزایش دما، یک الگوی زیرهارمونیک روشن شکوفا می‌شود. گرما، در بخشی از فضای پارامترها، واقعا به همگام‌سازی سامانه کمک می‌کند. البته با آشفتگی بیش از حد، همان‌طور که انتظار می‌رود، همدوسی دوباره فرو می‌ریزد.
چرا این موضوع اهمیت دارد؟ چون دری مفهومی را کمی بازتر می‌کند. کریستال‌های زمان به طور سنتی به رانش خارج از تعادل و محافظت در برابر گرمایی‌شدن نیاز داشتند. اما مایع زمان نشان می‌دهد که نظم زمانی ممکن است حتی وقتی محرک کامل نیست، و شاید حتی در تعادل حرارتی، دوام بیاورد؛ وضعیتی که کریستال‌های زمان متعارف معمولا در آن نمی‌توانند پایدار بمانند.
همه این‌ها فعلا روی کاغذ و در آزمایش‌های عددی زندگی می‌کند. این گروه پژوهش خود را پیش از داوری همتا در آرکایو منتشر کرده است. تأیید آزمایشگاهی بخش دشوار ماجرا خواهد بود: ساخت بستری که در آن اسپین‌های برهم‌کنش‌کننده به یک حفره نویزی جفت شوند و سپس مشاهده ریتم‌های نیم‌بسامدی و سالیتون‌های زمانی سرگردان، کار ساده‌ای نیست. با این حال، اگر آزمایش‌ها چنین رفتاری را ثبت کنند، می‌تواند نگاه ما به پیدایش نظم از دل نویز را دگرگون کند؛ نه فقط در ماده چگال، بلکه در سراسر سامانه‌های کوانتومی رانده‌شده.
اگر این پدیده تأیید شود، مایع زمان ما را وادار می‌کند درک خود از شکل‌گیری نظم در محیط‌های پرنویز را بازاندیشی کنیم.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات (2)
این واقعا قابل آزمایش ساده‌ست؟ روی کاغذ قانع‌کنه ولی ساخت آزمایشش رو چطور می‌خوان انجام بدن، خیلی پیچیده‌ست، شک دارم اگر...
وااای، تصورش هم برام سخت بود که نویز بتونه نظم تولید کنه... زیبا و کمی ترسناک، ایده‌ای که خیلی چیزارو می‌تونه بازنویسی کنه، امیدوارم آزمایش‌ها تایید کنن