«Кристаллы времени» способны перевернуть теоретическую физику. В начале 2012 года нобелевский лауреат (2004), физик Франк Вилчек, решил выйти на публику со странным и, как ему показалось, слегка неуклюжим предположением. Вилчек разработал и развил доказательство существования «кристаллов времени» — физических структур, которые движутся по одной и той же схеме, как минута в часах, не затрачивая энергию и не останавливаясь никогда. В отличие от часов и любых других известных нам объектов, кристаллы времени получают энергию для движения не из хранилища, а из разлома в симметрии времени, который представляет собой особую форму вечного движения. 
Когда материя кристаллизуется, ее атомы выстраиваются в ряды, колонки и стопки трехмерной решетки. Атом занимает позицию в решетке, в то время как баланс сил между атомами мешает им скапливаться в пространстве. Поскольку у атомов есть дискретный выбор мест, куда они могут встать, кристаллы ломают пространственную симметрию природы (все места в пространстве эквивалентны). Так как пространство уже давно не считается просто пространством, а является пространством-временем, Вилчек задумался насчет временной симметрии природы (остаются ли стабильные объекты неизменными во времени).
Уравнения, над которыми Вилчек работал несколько месяцев, показали, что атомы действительно могут образовывать постоянно повторяющуюся решетку во времени, возвращаясь в исходное положение спустя определенный дискретный интервал, тем самым нарушая временную симметрию. Без обмена энергией временные кристаллы будут стабильными, то есть всегда находиться в «основном состоянии», несмотря на циклические изменения в структуре, что с точки зрения физики можно определить как вечное движение.
Идею Вилчека физики встретили настороженно. С одной стороны, у нас есть блестящий профессор, получивший Нобелевскую премию в 2004 году за обнаруженное свойство ядерных сил, известное как асимптотическая свобода. С другой стороны, идея вечного двигателя считается невозможной из-за фундаментальных законов физики.
К счастью, технологический прогресс делает возможным проверку подобной идеи. Физики планируют построить кристаллы времени, даже не за тем, что они будут генерировать бесконечное количество энергии (и тем самым станут вечным двигателем, который безуспешно пытались создать тысячи лет), а за тем, что находка может рассказать о том, что такое время на самом деле.
Однако период, который займет эксперимент, неизвестен. Все зависит от непредвиденных технических трудностей или финансирования. Есть надежда, что кристаллы времени выведут физику за пределы точной, но пока несовершенной квантовой механики, и проложат путь к более великой теории. И если все сложится удачно, то своими опытами ученые впервые продемонстрируют, что трансляционная симметрия времени может быть нарушена.
«Для физика будет абсолютным безумием думать об основном состоянии как о зависящем от времени», — говорит Хартмут Хаффнер, физик из Калтеха. — «Из определения основного состояния следует, что его энергия равна нулю. Но если состояние зависит от времени, это подразумевает, что либо энергия изменяется, либо что-то еще. Что-то, что движется по кругу».
Каким образом что-либо может двигаться вечно, не затрачивая энергию? Звучит безумно, поскольку противоречит общепринятым законам физики. Но исследования Вилчека по квантовым и классическим кристаллам времени (последнее — в соавторстве с Альфредом Шапером из Университета Кентукки) прошли проверку экспертов и были опубликованы в Physical Review Letters в октябре 2012 года.
Вильчек получил степень бакалавра в 1970 г. по математике в университете Чикаго. В 1972 г. степень магистра и в 1974 г. доктора философии (кандидата наук) в Принстонском университете. С 2006 г. Вильчек является профессором физики Массачусетского технологического института в центре теоретической физики.
В 1973 г. Вильчек, работая в качестве аспиранта с Дэвидом Гроссом в Принстонском университете, открыл асимптотическую свободу, согласно которой, чем ближе кварки друг к другу, тем меньше сильное взаимодействие (или обмен цветом) между ними. Когда кварки находятся чрезвычайно близко друг к другу, то ядерные силы между ними настолько слабы, что кварки ведут себя почти как свободные частицы. Эта теория, открытая независимо также Дэвидом Политцером, была важным шагом в развитии квантовой хромодинамики.
Вильчек внёс вклад в обнаружение и развитие аксионов, анионов, асимптотической свободы, фаз цветовой сверхпроводимости кваркового вещества и других аспектов квантовой теории поля. Он работал над необычайно широким кругом вопросов — от физики конденсированных сред и астрофизики до физики элементарных частиц.
В настоящее время работает в областях физики элементарных частиц (в том числе применение в космологии), поведения вещества (сверхвысокие температуры, плотности и фазовые структуры), квантовой теории черных дыр .
| 
