科學人12月號/2019 第214期 - 博客來

雜誌名稱：科學人 ; 語言：繁體中文 ; 封面標題：時間晶體 ; 出版日期：2019/11/29 ; 刊別：月刊 ... 選擇語言 English 繁體中文 简体中文 :::相關網站 博客來 售票網 企業採購 福利平台 海外專館 :::會員服務|快速功能 0結帳 您好 ( 登出 )     登入     加入會員 購物金 購物金 0 儲值金 0 E-Coupon 0 張 單品折價券 0 張 會員專區 電子書櫃 線上客服 繁體 關閉廣告 展開廣告 回博客來首頁 客服公告：反詐騙！提醒您「不碰ATM、網銀，不說信用卡資料」詳情 移動滑鼠展開全站分類 :::全站分類 全站分類 :::網站搜尋 全部 展開 全部 圖書 電子書 有聲書 訂閱 影音 百貨 雜誌 售票 海外專館 快速到貨 禮物卡 搜尋 熱門關鍵字 吉竹伸介文件夾 財經科學79折 防彈少年團 曼秀雷敦收納包 雜誌 新刊 排行榜 贈品附錄 經典珍藏 選誌 雜誌索引 中文雜誌 日文雜誌 歐美雜誌 韓文雜誌 雜誌訂閱 博客來雜誌中文雜誌自然科學商品介紹 訂閱方案 各期珍藏 科學人12月號/2019第214期 可購買版本(1)： 電子雜誌 優惠價196元 雜誌名稱：科學人   新功能介紹刊別：月刊出版地區：台灣語言：繁體中文封面標題：時間晶體出版日期：2019/11/29 定價：280元 優惠價：95折266元 【分級買就送】樂購日：分級VIP會員最高送1.5%OPENPOINT(部份除外)  運送方式：臺灣與離島海外 可配送點：台灣、蘭嶼、綠島、澎湖、金門、馬祖可取貨點：台灣、蘭嶼、綠島、澎湖、金門、馬祖 可配送點：全球可取貨點：香港、澳門、新加坡、馬來西亞、菲律賓 載入中... 我要寫評鑑 分享 上頁下頁   封面故事 時間晶體 這種奇異的新物質狀態，其整體型態 每隔固定時間就會重複出現。

這可能讓我們製造出更完美的時鐘，藉此 精準測量距離與時間。

撰文／威爾切克（FrankWilczek） 翻譯／高涌泉 晶體是自然界最有規律的物質。

在晶體內部，原子與分子排列成有次序且重複出現的結構，形成穩定堅硬的固體，而且通常看起來很漂亮。

在近代科學興起前，人們已經發現晶體既有趣又迷人，常視之為珠寶。

在19世紀，把晶體的形式做出分類以及了解晶體對於光的影響是科學競相研究的主題，這方面的研究誘發了數學與物理學中很多重要發展。

接著在20世紀，對於晶體中電子的基本量子力學研究，直接導致現代半導體電子學，更促成後來發明了網際網路與智慧型手機。

人們對於晶體的了解，目前正有新進展，這得歸功於愛因斯坦相對論的一項原理：空間與時間緊密相連，最終完全對等。

因此我們自然會好奇，是否有物體在時間上能夠呈現類似於普通晶體在空間上所具有的性質。

在研究這個問題之際，我們發現了「時間晶體」（timecrystal）。

這個新觀點和越來越多符合這個概念的新材料類型，帶來物理學上令人興奮的洞見，以及嶄新應用的潛力。

在完整解釋這個新概念之前，我必須澄清到底什麼是晶體。

科學上最有用的答案涉及兩個深奧的觀念：「對稱」與「自發對稱破缺」（spontaneoussymmetrybreaking，或稱自發失稱）。

對稱 「對稱」在一般用法中，指的是平衡、和諧、甚至是公平，然而在物理學與數學中，意義就比較明確。

我們說物體是對稱的或具有對稱，是指存在著一些可能改變這物體又沒有改變這物體的「變換」（transformation）。

這個定義最初看來可能很奇怪又很抽象，所以得先討論一個簡單的例子：圓。

當我們把這個圓繞著圓心旋轉任意角度，這個圓看起來維持不變，雖然圓上每一個點都可能移動了；我們會說，圓具有完美的旋轉對稱。

正方形也具有某種對稱，但不像圓的對稱那麼完美，因為必須把正方形旋轉90度，它才看起來維持不變。

這些例子顯示數學中的對稱概念和一般的用法相比，在本質上是一致，卻有更為精準的優點。

對稱概念的第二個優點是可以加以推廣：我們可以調整對稱的意義，讓它不僅適用於形狀，還能夠廣泛應用於物理定律。

我們說一個物理定律具有對稱，如果我們可以改變物理定律應用的情境，卻不必改變物理定律本身。

例如，狹義相對論的基本假設是，當我們從兩個有固定相對速度的座標來看世界時，可以使用相同的物理定律。

所以相對論要求物理定律具有一種對稱，也就是，物理定律在所謂「勞侖茲變換」之下具有維持不變的對稱。

對於晶體（包括時間晶體）來說，有另一類變換非常重要。

這類稱為「平移」（translation）的變換非常簡單，卻極為重要。

當相對論說不同座標系的觀測者可以使用相同的定律，空間平移對稱則是說處於不同位置的觀測者可以使用相同的定律。

如果你把實驗室從一個地方移動（也就是所謂的「平移」）到另一個地方，你會發現原來的物理定律依舊適用。

換句話說，空間平移對稱指的就是，我們在任一地點所發現的定律在每個地點也成立。

時間平移對稱也是類似的意思，只是針對的是時間而非空間：我們當下使用的定律對於過去或未來的觀測者也一樣適用。

鑑於這種對稱的重要性，「時間平移對稱」值得使用比較不嚇人的名稱，起碼不要用上六個字；所以我會以希臘字母τ（唸做tau）稱呼它。

如果沒有空間平移對稱與時間平移對稱，在不同地點與不同時間所做的實驗將無法再現。

在日常工作上，科學家不加思索把這些對稱當做是理所當然。

的確，如果沒有這些對稱，我們將不會有科學，不過必須強調，空間平移對稱與時間平移對稱是可以用實驗去檢驗的事。

例如，我們可以觀測遠處天體的現象，這些天體顯然位於不同的地點，由於光速有上限，我們現今可以觀察到天體過去的現象。

天文學家已經累積出深入與精準的理解，知道物理定律也適用於過去。

看更多   編者的話 新南向科學 撰文／李家維 掘土一尺，挖出了一塊鳥糞石，這是我的太平島存證標本。

4000多年前，南海有叢珊瑚礁冒出了海面，經年累月攔截漂砂，就長成了個大沙洲，繼而隆起為島。

鄭和下西洋，途經南海諸島，把這國境之南納為中國版圖，漁民稱此大島為「黃山馬峙」。

上世紀初，日本漁民進駐，日商也登島開採鳥糞磷礦。

接著法國軍隊覬覦佔領，之後此島就由日本與法國輪番立碑據地，直至1946年我們的太平艦抵達正式接收，太平島之名即源於此。

我對磷礦情有獨鍾，1998年我們發現已知最早的動物化石，就是在中國貴州省瓮安磷礦裡6億年前無以計數的動物胚胎；而代表寒武紀大爆發的5億2000萬年前澄江生物群，也是坐落在雲南的昆陽磷礦之上。

磷是所有生物的必要元素，農田施肥和牲畜飼料都要大量的磷。

磷的來源有二，一是來自5~6億年前，如瓮安和昆陽之天然礦場，一是海島堆積的海鳥糞便。

前者成因仍無定論，後者則顯而易見，即海鳥的主食為魚，魚骨是磷酸鈣，鳥糞就富含磷了。

全球的磷需求持續殷切，但磷資源有限，價格快速上升，鳥糞石早已枯竭。

利之所趨，瓮安的磷礦採礦區大肆擴張，原立碑紀念最早動物化石的發現點，已因開採而崩塌。

古生物學者兩年前在《自然》上撰文指責，瓮安縣政府承諾補救，重建了紀念碑也蓋了國際研究站。

上個月，中國科學院邀眾國際學者來訪，也慶賀當年的共同發現者陳均遠八十壽誕。

我們舊地重遊，很有感慨。

近年來國際爭執的焦點之一是南海，越南、菲律賓、中國大陸和台灣皆宣稱主權，美國軍艦也頻繁巡弋。

我們屯兵駐守的太平島是南海之最，當然是中心議題，這和殘存的鳥糞石資源無關，海底可能蘊藏的石油才是核心。

2016年初，為回駁菲律賓在國際法庭之訴，外交部和農委會邀我同赴太平島兩次，向國際法政學者實地解說太平島絕非是礁，這是個植被豐富、淡水源源不絕的可適居島嶼。

遺憾的是，儘管學者們誠摯點頭稱許，國際法庭仍同意了菲律賓的主張。

競逐資源是人類從不止息的企圖，也常是禍事的根源，讀了〈北極爭奪戰可否避免？〉和〈南海科學為台灣發聲〉，深感和平共享才是王道。

我想對政府建言，讓台灣誠心邀請國際專家，將太平島打造為全球熱帶植物的庇護所，共盡世界公民之責。

看更多   雜誌目錄 NO.2142019年12月號 【關於封面】一般晶體的結構在空間中是規律且重複排列，科學家近年則創造出「時間晶體」，這種物質狀態在固定時間週期會重複出現。

研究時間晶體，有助於製造長期穩定的精準時鐘、改善全球定位系統，也可能對基礎物理與宇宙學有更深刻的理解。

物理學 34時間晶體 文／威爾切克（FrankWilczek） 這種奇異的新物質狀態，其整體型態每隔固定時間就會重複出現。

這可能讓我們製造出更完美的時鐘，藉此精準測量距離與時間。

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特別報導 70南海科學為台灣發聲 文／宋克義、林博雄 我國在東沙島、太平島設立了全南海唯二開放的研究站，讓全世界的科學家在此從事珊瑚、氣象等獨特的科學研究。

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《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年！15年來，在「廣」的方面，《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究；而在「精」的方面，《科學人》推出15週年特別獻禮：「博學誌」系列文集，滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集 問，時間為何物？（2016/9/20全新出版）台灣大學物理系教授高涌泉專文導讀 窺探大腦（2016/10/20修訂版） 中央研究院院士曾志朗專文導讀 發現天文之美（2016/11/20修訂版）國立自然科學博物館館長孫維新專文導讀 掌握數位生活（2016/12/20全新出版）台灣大學資工系教授林守德專文導讀活靈活現動物行為（2017/1/20全新出版）金鼎獎科普作家張東君專文導讀 看更多 各期珍藏 第1頁第2頁 上頁 下頁 科學人4月號/2022第242期 優惠價：95折266元 科學人3月號/2022第241期 優惠價：95折266元 科學人2月號/2022第240期 優惠價：95折266元 科學人1月號/2022第239期 優惠價：95折266元 科學人12月號/2021第238期 優惠價：95折266元 科學人11月號/2021第237期 優惠價：95折266元 科學人9月號/2021第235期 優惠價：95折266元 科學人8月號/2021第234期 優惠價：95折266元 科學人7月號/2021第233期 優惠價：95折266元 科學人6月號/2021第232期 優惠價：95折266元   詳細資料 條碼：R030075075 本書分類：自然科學   訂閱方案 科學人一年12期+HowItWorks知識大圖解系列套書（6書）優惠價4480元 科學人一年12期+頂尖廚師TOPCHEF德式經典雙鍋組優惠價3980元 科學人一年12期+304不鏽鋼磨豆手沖咖啡3件組優惠價3480元 科學人一年12期+頂尖廚師TOPCHEF304不鏽鋼多功能萬用鍋優惠價3380元 科學人一年12期+【田記】雞肉貢丸（3包）優惠價3460元 科學人一年12期+一個人的廚房（全3書／3只鑄鐵鍋）優惠價4080元 科學人一年12期+304不鏽鋼手沖咖啡2件組優惠價3380元 科學人一年12期+田記黑木耳桂圓養生露（300g／10入）優惠價3380元 科學人一年12期+田記純雞肉酥禮盒（200g／3罐入）優惠價3460元 科學人一年12期+Recona304不鏽鋼雙喜日式雙鍋組優惠價3380元 科學人一年12期+鱻采頂級烏魚子一口吃（10片裝／2盒組）優惠價3380元 科學人一年12期+鱻采頂級烏魚子一口吃（12片裝／2盒組）優惠價3580元 科學人一年12期+《今周刊》1年52期優惠價4880元 科學人一年12期+上官鼎：《王道劍》（全5書）優惠價3580元 科學人一年12期+7-11禮券500元優惠價2880元 看更多 最近瀏覽商品  相關活動   購物說明 退換貨說明 請注意！下列商品購買後博客來不提供10天的猶豫期，請務必詳閱商品說明並再次確認確有購買該項商品之需求及意願時始下單購買，有任何疑問並請先聯繫博客來客服詢問：  1.易於腐敗、保存期限較短或解約時即將逾期。

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