議論されていない科学法則があります。それらが教義だからではなく、機能するからです 良すぎる。その中でも、これほどエレガントで明らかに壊れにくいものはほとんどありません。 ニュートンの第 3 法則: すべてのアクションに対して、同等かつ反対の反応が存在します。
泳ぎながら水を押して前に進みます。ロケットが上昇するのは、ガスを反対方向に吐き出すからです。二人のスケーターがお互いを押し合ったために氷上で離れてしまいます。それはバランスの法則であり、ほとんど道徳的対称性です。補償がなければ何も起こりません。 3世紀以上にわたり、その考えはそのままに生き続けています。今まで。 「タイムクリスタル」（空間ではなく時間内で繰り返される奇妙な形の物質）を使った新しい実験では、少なくとも外見上はその基本的な対称性を破る挙動を示し始めている。結果は次のとおりです 『フィジカル・ジャーナル・レターズ』に掲載されました。
これがなぜ奇妙であるかを理解するには、最初の概念を明確にする価値があります。氷やダイヤモンドなどの通常の結晶は、 空間で繰り返す: その原子は規則正しいパターンを形成します。 一方、タイムクリスタルはパターンを繰り返します…しかし時間が経つと。それは内部の規則性をもって振動し、動き、鼓動します。継続的に「押す」必要はありません。そのリズムはシステムそのものから生まれます。ある意味、巻き戻されていない時計です。
長年にわたり、これらのシステムは絶対零度に近い極限条件下、または高度に制御された量子実験下でのみ存在していました。しかし、ニューヨーク大学のミア・C・モレルが主導した新しい研究はシナリオを変える。 彼らは、目に見えて操作可能な、ほぼ日常的な時間の結晶を作成しました。そしてそこから問題が始まります。
実験は一見すると単純です。科学者は「音響浮遊装置」を使用します。 まるで目に見えない圧力の小さなボウルの中に浮かんでいるかのように、空気中の小さな粒子を捕捉できる音波を生成する装置。 これらの点で、それらは軽い物質の小さな球を浮遊させます。その瞬間、予想外のことが起こります。
粒子は、直接接触ではなく、散乱する音波を通じて相互作用し始めます。あたかもそれぞれが目に見えない小さな波を生成し、それが他のものに影響を与えるかのようです。しかし これらの相互作用は対称的ではありません。: パーティクルは、その見返り以上に他のパーティクルに影響を与えることができます。ここで第三の法則が崩れ始めます。
ニュートンの古典的な世界では、力は相反的です。A が B を押すと、B は同じ強さで反対方向に A を押します。 しかし、波が媒介するこのシステムでは、その相互関係は壊れています。物理学者はこれを「非相互作用」と呼んでいます。
「大きさの異なる2隻のボートが波止場に近づいているところを想像してみてください – 例としてモレルは説明します –。 それぞれが他方を押す波を生成しますが、その程度は大きさに応じて異なります。」それがまさにここで起こっていることですが、音を伴います。
そして、この非対称性によって、さらに奇妙なことが可能になります。粒子が自発的かつ持続的に振動し始め、時間の経過とともに周期的なパターンが生成されます。つまり、それらは目に見える時間の結晶を形成します。 一見すると、これらすべては科学の異端のように思えます。しかし、現実はもっと微妙で、もっと興味深いものです。 ニュートンの第三法則は有効でなくなったわけではありません。何が起こっているかというと、その適用条件は私たちが思っている以上に微妙になっています。
相互作用が直接的かつ局所的な単純なシステムでは、作用と反応の対称性が維持されます。しかし、力が波、流体、さらには情報などの複雑な場によって媒介される場合、これらの非相反的な動作が現れることがあります。法律が失敗しているわけではない。事は シナリオが変わりました。 この実験の最も興味深い点は、空中に浮かぶ時間の結晶を自分の目で見ることができるということだけではありません。 それは、動き、バランス、因果関係は教科書が教えるよりも柔軟であるかもしれないという、気がかりな考えを導入しています。
これらのシステムは、活性物質から相互作用が完全に対称ではない生物学的ネットワークに至るまで、あらゆるものを理解するのに役立つ可能性があります。センサーや高度なコンピューティングに応用できる可能性もあります。 しかし、テクノロジーを超えた、さらに奥深いものがあります。 何世紀にもわたって、物理学は対称性、つまり、いつでもどこでも、あらゆる方向に同じように働く法則を模索してきました。 この種の発見はその検索を破壊するものではありませんが、私たちが気づかなかったニュアンスを追加します。
