解释宇宙基本结构得用“时空准晶体”理论?

如上图所示传统准晶体以三维空间形式存在。不过科学家发现时空准晶体理论上也可能存在。来源世界科学作者编译李威准晶体是一种性质颇为怪异的材料和晶体一样这种材料的结构也相当有序但又没有晶体那样的规律重复模式。科学家早已在陨石和第一次原子弹测试的碎片中发现了准晶体。而现在他们从理论上发现准晶体甚至可以进入一个更加奇怪的领域爱因斯坦狭义相对论中的时空融合框架。物理学家认为在宇宙中准晶体结构不仅可以以二维、三维的空间形式存在而且可以成为连接时间和空间的桥梁。相关论文于2026年1月提交到了预印本平台上。虽然准晶体是理论概念但研究人员认为时空准晶体或许真会在自然界中出现甚至可能是支撑整个宇宙的底层结构。晶体这种结构的最大特征是自我重复。如果你复制某个晶体再把复制品叠放到原晶体上面会发现各个节点都能严丝合缝地匹配起来。你可以把这个过程想象成贴瓷砖或者贴壁纸。而准晶体虽然它们的结构也相当有序但并不存在这样的完全自我重复特征。晶体和准晶体都是确实存在于真实世界的数学概念通常出现在二维或三维材料中。不过时空准晶体并不必然存在。英国布里斯托大学理论物理学家菲利克斯·弗里克尔Felix Flicker说“我原本感觉时空准晶体大概是不成立的但现在好像已经有同行构想出来了。他们构造的这种结构是时空中最优雅的事物。”虽然准晶体没有自我重复的特征但它们的有序结构意味着准晶体的各个部分都具有相似的特性。如果有一只蚂蚁坐在某个准晶体的某一部分上它看到的准晶体结构与另一只蚂蚁在不同位置看到的应该相似。不过这是日常世界中的准晶体到了时空领域还存不存在这样的性质时空遵循的是洛伦兹对称性。这种对称性意味着无论你是坐着不动还是以接近光速的速度运动看到的事物性质都应该是不变的。举例来说各种物理定律都应该遵守洛伦兹对称性无论观测者运动得多快其适用的物理定律总是不变的。然而洛伦兹对称性不适用于正常晶体和我们之前所知的那些准晶体坐着不动的蚂蚁看到的晶体结构会与以接近光速运动的蚂蚁看到的不同。而在相对论框架下高速运动的观测者会看到物体明显变短也即运动速度扭曲了物质结构。不过研究人员构想出的这些新时空准晶体倒是遵循洛伦兹对称性。无论是坐着不动的蚂蚁还是坐在加速上升的火箭上的蚂蚁看到的这种时空准晶体都是一样的。这些研究人员在高维点格网络中截取四维切片再将各个点投射到这些四维切片上通过这种数学方法构造出时空准晶体的概念。这种四维切片的斜率是无理数——一种不能写成由两个整数构成的分数的数圆周率π就是一个无理数。而斜率为无理数则意味着这些四维切片永远不会与原本那个高维点格网络上的点相交这就保证了一定会产生永远不重复的结构。准晶体原本是一个数学概念但研究人员发现它的确存在于某些现实材料结构中并且可能存在于其他任何地方。加拿大滑铁卢圆周研究所的索迪里斯·米格达拉斯Sotiris Mygdalas说“我们生活的时空可能就是一个准晶体。”他表示时空准晶体可能与某些量子引力理论相关。这些理论认为在非常小的尺度上时空会分解成一个个点。而准晶体结构就是一种能在遵守洛伦兹对称性前提下分割时空的框架。此外研究人员还研究了能否把这种时空准晶体应用于弦理论——这种理论把基本粒子描述成微小的振动弦并且提出宇宙可能有十个维度。据此弦理论的支持者一般会认为既然我们日常生活于其中的宇宙只有三个空间维度和一个时间维度那么剩下的六个维度一定蜷曲到了非常小的程度导致我们无法与其发生相互作用。而准晶体恰恰提供了一种全部十个维度都蜷曲起来的方法且同时还能保证看似无尽的时空还是我们现在感受到的样子。只要像构建数学准晶体那样截取斜率为无理数的切片便能从蜷曲的空间中构建出无限的时空。当然这一切目前都还只是初步构想究竟是否能成功还需要更多扎实工作验证提出者自己也称这些想法“半生不熟”。即便尚不成熟时空准晶体的概念也无疑是有吸引力的。罗格斯大学理论物理学家格里高利·摩尔Gregory Moore称“时空准晶体的概念在数学上十分美妙虽然在物理上还属于高度猜想但无疑值得深入探索。”资料来源Physicists dream up ‘spacetime quasicrystals’ that could underpin the universe阅读最新前沿科技趋势报告请访问21世纪关键技术研究院的“未来知识库”未来知识库是“21世纪关键技术研究院”建立的在线知识库平台收藏的资料范围包括人工智能、脑科学、互联网、超级智能数智大脑、能源、军事、经济、人类风险等等领域的前沿进展与未来趋势。目前拥有超过8000篇重要资料。每周更新不少于100篇世界范围最新研究资料。欢迎扫描二维码或访问https://wx.zsxq.com/group/454854145828进入。截止到2月28日 ”未来知识库”精选的百部前沿科技趋势报告加入未来知识库全部资料免费阅读和下载牛津未来研究院 《将人工智能安全视为全球公共产品的影响、挑战与研究重点》麦肯锡超级智能机构赋能人们释放人工智能的全部潜力AAAI 2025 关于人工智能研究未来研究报告斯坦福2025 斯坦福新兴技术评论十项关键技术及其政策影响分析报告191 页壳牌2025 能源安全远景报告能源与人工智能57 页盖洛普 牛津幸福研究中心2025 年世界幸福报告260 页Schwab 2025 未来共生以集体社会创新破解重大社会挑战研究报告36 页IMD2024 年全球数字竞争力排名报告跨越数字鸿沟人才培养与数字法治是关键214 页DS 系列专题DeepSeek 技术溯源及前沿探索50 页 ppt联合国人居署2024 全球城市负责任人工智能评估报告利用 AI 构建以人为本的智慧城市86 页TechUK2025 全球复杂多变背景下的英国科技产业战略韧性与增长路径研究报告52 页NAVEX Global2024 年十大风险与合规趋势报告42 页《具身物理交互在机器人 - 机器人及机器人 - 人协作中的应用》122 页2025 - 2035 年人形机器人发展趋势报告 53 页Evaluate Pharma2024 年全球生物制药行业展望报告增长驱动力分析29 页【AAAI2025 教程】基础模型与具身智能体的交汇350 页 pptTracxn2025 全球飞行汽车行业市场研究报告45 页谷歌2024 人工智能短跑选手AI Sprinters捕捉新兴市场 AI 经济机遇报告39 页【斯坦福博士论文】构建类人化具身智能体从人类行为中学习《基于传感器的机器学习车辆分类》最新 170 页美国安全与新兴技术中心2025 CSET 对美国人工智能行动计划的建议18 页罗兰贝格2024 人形机器人的崛起从科幻到现实如何参与潜在变革研究报告11 页兰德公司2025 从研究到现实NHS 的研究和创新是实现十年计划的关键报告209 页康桥汇世Cambridge Associates2025 年全球经济展望报告44 页国际能源署2025 迈向核能新时代麦肯锡人工智能现状组织如何重塑自身以获取价值威立Wiley2025 全球科研人员人工智能研究报告38 页牛津经济研究院2025 TikTok 对美国就业的量化影响研究报告470 万岗位14 页国际能源署IEA能效 2024 研究报告127 页Workday 2025 发挥人类潜能人工智能AI技能革命研究报告20 页CertiKHack3D2024 年 Web3.0 安全报告28 页世界经济论坛工业制造中的前沿技术人工智能代理的崛起》报告迈向推理时代大型语言模型的长链推理研究综述波士顿咨询2025 亚太地区生成式 AI 的崛起研究报告从技术追赶者到全球领导者的跨越15 页安联Allianz2025 新势力崛起全球芯片战争与半导体产业格局重构研究报告33 页IMT2025 具身智能Embodied AI概念、核心要素及未来进展趋势与挑战研究报告25 页IEEE2025 具身智能Embodied AI综述从模拟器到研究任务的调查分析报告15 页CCAV2025 当 AI 接管方向盘自动驾驶场景下的人机交互认知重构、变革及对策研究报告124 页《强化学习自我博弈方法在兵棋推演分析与开发中的应用》最新 132 页《面向科学发现的智能体人工智能进展、挑战与未来方向综述》全国机器人标准化技术委员会人形机器人标准化白皮书2024 版96 页美国国家科学委员会NSB2024 年研究与发展 - 美国趋势及国际比较51 页艾昆纬IQVIA2025 骨科手术机器人技术的崛起白皮书创新及未来方向17 页NPLBeauhurst2025 英国量子产业洞察报告私人和公共投资的作用25 页IEA PVPS2024 光伏系统经济与技术关键绩效指标KPI使用最佳实践指南65 页AGI 智能时代2025 让 DeepSeek 更有趣更有深度的思考研究分析报告24 页2025 军事领域人工智能应用场景、国内外军事人工智能发展现状及未来趋势分析报告37 页华为2025 鸿蒙生态应用开发白皮书133 页《超级智能战略研究报告》中美技术差距分析报告 2025欧洲量子产业联盟QuIC2024 年全球量子技术专利态势分析白皮书34 页美国能源部2021 超级高铁技术Hyperloop对电网和交通能源的影响研究报告60 页罗马大学2025 超级高铁Hyperloop第五种新型交通方式 - 技术研发进展、优势及局限性研究报告72 页兰德公司2025 灾难性网络风险保险研究报告市场趋势与政策选择93 页GTI2024 先进感知技术白皮书36 页AAAI2025 人工智能研究的未来报告17 大关键议题88 页安联 Allianz2025 新势力崛起全球芯片战争与半导体产业格局重构研究报告威达信2025 全球洪水风险研究报告现状、趋势及应对措施22 页兰德公司迈向人工智能治理研究报告2024EqualAI 峰会洞察及建议19 页哈佛商业评论2025 人工智能时代下的现代软件开发实践报告12 页德安华全球航空航天、国防及政府服务研究报告2024 年回顾及 2025 年展望27 页奥雅纳2024 塑造超级高铁Hyperloop的未来监管如何推动发展与创新研究报告28 页HSOAC2025 美国新兴技术与风险评估报告太空领域和关键基础设施24 页Dealroom2025 欧洲经济与科技创新发展态势、挑战及策略研究报告76 页《无人机辅助的天空地一体化网络学习算法技术综述》谷歌云Google Cloud2025 年 AI 商业趋势白皮书49 页《新兴技术与风险分析太空领域与关键基础设施》最新报告150 页《DeepSeek 大模型生态报告》军事人工智能行业研究报告技术奇点驱动应用加速智能化重塑现代战争形态 - 25030940 页真格基金2024 美国独角兽观察报告56 页璞跃Plug and Play2025 未来商业研究报告六大趋势分析67 页国际电工委员会IEC2025 智能水电技术与市场展望报告90 页RWS2025 智驭 AI 冲击波人机协作的未来研究报告39 页国际电工委员会IEC2025 智能水电技术与市场展望报告90 页RWS2025 智驭 AI 冲击波人机协作的未来研究报告39 页未来今日研究所 2025 年科技趋势报告第 18 版 1000 页模拟真实世界多模态生成模型的统一综述中国信息协会低空经济分会低空经济发展报告2024 - 2025117 页浙江大学2025 语言解码双生花人类经验与 AI 算法的镜像之旅42 页人形机器人行业由 “外” 到 “内” 智能革命 - 25030651 页大成2025 年全球人工智能趋势报告关键法律问题28 页北京大学2025 年 DeepSeek 原理和落地应用报告57 页欧盟委员会 人工智能与未来工作研究报告加州大学伯克利分校面向科学发现的多模态基础模型在化学、材料和生物学中的应用电子行业从柔性传感到人形机器人触觉革命 - 25022635 页RT 轨道交通2024 年中国城市轨道交通市场数据报告188 页FastMoss2024 年度 TikTok 生态发展白皮书122 页Check Point2025 年网络安全报告 - 主要威胁、新兴趋势和 CISO 建议57 页【AAAI2025 教程】评估大型语言模型挑战与方法199 页 ppt《21 世纪美国的主导地位核聚变》最新报告沃尔特基金会Volta Foundation2024 年全球电池行业年度报告518 页斯坦福2025 斯坦福新兴技术评论十项关键技术及其政策影响分析报告191 页国际科学理事会2025 为人工智能做好国家研究生态系统的准备 - 2025 年战略与进展报告英文版118 页光子盒2025 全球量子计算产业发展展望报告184 页奥纬论坛2025 塑造未来的城市研究报告全球 1500 个城市的商业吸引力指数排名124 页Future Matters2024 新兴技术与经济韧性日本未来发展路径前瞻报告17 页《人类与人工智能协作的科学与艺术》284 页博士论文《论多智能体决策的复杂性从博弈学习到部分监控》115 页《2025 年技术展望》56 页 slides大语言模型在多智能体自动驾驶系统中的应用近期进展综述【牛津大学博士论文】不确定性量化与因果考量在非策略决策制定中的应用皮尤研究中心2024 美国民众对气候变化及应对政策的态度调研报告气候政策对美国经济影响的多元观点审视28 页空间计算行业深度发展趋势、关键技术、行业应用及相关公司深度梳理 - 25022433 页Gartner2025 网络安全中的 AI明确战略方向研究报告16 页北京大学2025 年 DeepSeek 系列报告 - 提示词工程和落地场景86 页北京大学2025 年 DeepSeek 系列报告 - DeepSeek 与 AIGC 应用99 页CIC 工信安全2024 全球人工智能立法的主要模式、各国实践及发展趋势研究报告42 页中科闻歌2025 年人工智能技术发展与应用探索报告61 页AGI 智能时代2025 年 Grok - 3 大模型技术突破与未来展望报告28 页上下滑动查看更多