第二回 | 为什么叫它时间晶体
撰文 | 弗兰克·维尔切克
翻译 | 胡风 梁丁当
莎士比亚笔下的朱丽叶质疑道：“姓名算得上什么？”在她看来，“我们所谓的玫瑰，换个名字，还是一样的香。”付出了沉痛的代价后，朱丽叶才意识到自己错了。名字很重要。
在我学术生涯的早期，我也不重视取名。当我与戴维·格罗斯（David Gross，现任职于加利福尼亚大学圣巴巴拉分校）首次发现了夸克和胶子的行为规律时，我们提议将之称为“强相互作用的非阿贝规范理论”。后来，有的人把它称作“量子色动力学”—— 不难猜到，是这个名字流传了下来。就这样，我遗憾地错过了一次取名的机会，但却学到了一个教训。
两位共同获得2004年诺贝尔物理学奖的科学家——维尔切克（左）与戴维·格罗斯首次发现了夸克和胶子的行为规律，但他们却遗憾错过了取名的机会。
一个名字的音与形都会影响其流行度。彼得·希格斯（Peter Higgs）是一位杰出物理学家：他发现了类似光子的粒子是如何获得质量的。弗朗索瓦·恩格勒（François Englert）与罗伯特·布鲁（Robert Brout）也独立地发现了该机制，接着其他人进一步发展了这个理论。（希格斯与恩格勒共同获得2013年诺贝尔物理学奖。如果布鲁当时还健在，也一定会同享尊荣）。但是，“希格斯”这个词是如此地有力和简洁，凡是这类思想都被物理学家以它命名： 除了“希格斯粒子”，还有“希格斯场”、“希格斯机制”，甚至连“希格斯化”都成了标准术语。
在《仲夏夜之梦》里，莎士比亚写道：“想象的力量可把不曾发现的东西变得具体，所以诗人的笔就可描写它们的形状，给虚无缥缈的东西以住址和姓名。”这个认识非常深刻：意识到需要赋予事物以名字，已经是一个很大的进步。
举个例子。牛顿引入了“质量”这个名词来描述力与其所导致的运动的内在联系。一个名字背后隐含的意义是，有一个事物真实存在着。牛顿的思想是，每样物体，无论它是粒子还是行星，都具有一种可测量的、描述受力和运动之间关系的属性，即质量。这依然是当代物理学和化学的一个核心概念 （虽然爱因斯坦的相对论让我们重新认识了它）。
我少年时有一次陪着母亲去百货店，留意到一种洗涤剂的名字叫做“Axion”。 我喜欢这个名字，它读起来很有科学味，带着古希腊的感觉，像一个粒子的名字。
多年以后，当我接触到罗伯托·佩切伊（Roberto Peccei）和海伦·奎因（Helen Quinn）的理论时，我意识到，这意味着存在一种新粒子，而这个新粒子需要一个名字。我猜，如果当时《物理评论快报》的编辑们知道“轴子”（Axion）这个名字的灵感其实来源于一种洗涤剂，他们肯定会否定这个名字。很妙的是，这种新粒子恰好可以解释一个关于轴流的问题。以此为掩护，我把“轴子”这个名字偷偷带进了科学界。我认为宇宙学家们所谓的暗物质可能就是“轴子”。虽然这个观点尚未证实，却正被越来越多的物理学家接受。
2012年夏天，我和家人沿着温赖特（Wainwright）在他著名的《徒步穿越英格兰》中所描述的路线，从东往西地穿越英格兰。在旅程开始前，我一直在思考，在描述万物时，空间与时间所起的作用有何异同。在许多材料中，原子会自发组织形成有序的排列，即形成晶体。由此类比，材料是否也可以在时间（而不是空间）上自发形成某种结构？
在两周的徒步旅行中，我不停地思考。当旅程结束时，我觉得我的想法已经成熟了，是时候分享给世人了。但问题是，描述这个想法的标准术语，即“时间平移对称性的自发破缺”，却是一个比“非阿贝规范理论”还要糟糕的名字。
一次饭后，我跟家人说了几个候选的名字，征询她们的意见。其中一个叫做“时间晶体”。我本来担心这个名字的风格有些“后现代”，但是我的妻子贝齐·迪瓦恩（Betsy Devine）却非常喜欢，并坚持我使用这个名字。让我诧异的是，《物理评论快报》居然也接受了这个名字。
“时间晶体”这个名字迅速地吸引了人们的注意力，而它隐含的思想则促使科学家思考，并引发了活跃的理论辩论。但直到最近，才有比较有说服力的证据表明它的确存在。
今年3月， 《自然》用一张极富想象力、让人印象深刻的时间晶体图片作为期刊封面。内文则有几篇介绍发现时间晶体这种新物态的实验论文。就这样，“时间晶体”这个名字由虚变实，魔法般地走入了我们的现实世界。
发表于 2017-10-22 17:43
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