虫洞是什么?
我们真的能用它穿越时空吗?
今天一起了解虫洞
01虫洞?是虫子住的洞吗?
宇宙中的虫洞是科学家推测可能存在的一种特殊隧道,它的两头连接着两个遥远的时空,理论上说,如果能从虫洞的一端穿越到另一端,就能实现超越光速的时空旅行。
电影《星际穿越》中结尾主角就是进入了虫洞,发生了时空穿越。感兴趣的同学可以去看看哦!
图源:截图 电影星际穿越中的画面
要理解虫洞,我们首先要理解“黑洞”和“白洞”。在霍金的两大科普著作《时间简史》《果壳中的宇宙》的帮助下,黑洞这一概念早已深入人心。它是在恒心死亡时,由于体积收缩,密度变大,获得使光也无法逃脱的巨大密度的一种天体。而所谓白洞,其实就是和黑洞具有相反性质的特殊天体,特点是不断往外“吐”出东西,只发射而不吸收。
一个吞噬一切,一个“吐出”一切,大家可以想象一下,如果一个黑洞恰好连上了一个白洞时会怎么样呢?这时就会形成虫洞(worm hole)。
图源:中科院理论物理研究所 虫洞示意图
1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,在爱因斯坦的理论中,空间和时间不再是绝对的、不可变的,而是可塑的、相互依存的,且它们会受物质存在的影响。1935年,爱因斯坦和他的助手罗森在广义相对论的框架下研究黑洞,首次提出“爱因斯坦-罗森桥”的概念,这座“桥”连接了时空中两个不同区域的通道。上世纪50年代,物理学家惠勒将这座桥命名为“虫洞”。
这听起来是不是很令人心动?进入虫洞,你可能会出现在宇宙的任意一个角落,甚至穿越时空,改写你的人生,重新选择你曾经后悔的事。然而,虽然广义相对论允许虫洞的存在,物理学家还从未在宇宙中观测到虫洞,目前只有黑洞被人类实际观测。
02量子虫洞又是啥?
虽然我们还没有在宇宙中发现虫洞,但现在科学家们创造出了虫洞,还观察到了信息在虫洞之间传递的现象。不过,先别想着穿越时空,这个虫洞并非上述所讲的引力虫洞,而是一个量子虫洞。
日前,英国《自然》(Nature)杂志发表的一篇论文首次报道了利用一台量子处理器对全息虫洞进行量子“模拟”。这个全息虫洞成功地将量子态通过虫洞,由一个量子系统传递到了另一个量子系统。
如果我们想象中可以时空旅行的虫洞叫作“时空虫洞”的话,量子态的量子虫洞则可以称之为“微型虫洞”。
那么,研究量子虫洞有什么用呢?
这是因为,广义相对论和量子力学虽然各自都发展了很长一段时间,但它们之间仍然有一个根本性的“冲突”——量子引力。
具体来说, “广义相对论”描述了引力且在恒星、行星、银河上等大尺度上都适用;而“量子力学”描述了其他3种作用在微观尺度的基本力。这二者是否有“握手言欢”的可能?这就要看量子引力的表现。
物理学家们当然想通过实验去检验,但很遗憾,量子引力的能量与尺度,此前的实验室条件是无法模拟和观测的。而这就是“全息”的用武之地,它可以帮助物理学家创建一个与原始系统相当,但不太复杂的系统。这类似于用二维全息图显示三维图像的细节。
03量子虫洞是怎么创造出来的?
2019年谷歌的物理学家们提出了一种实验假说,认为一个在物理实验室中可以再造的量子态,能被解释为在两个黑洞之间的虫洞中穿越的信息。
现在,来自谷歌、MIT、费米实验室和加州理工学院的科学家们,用9个量子位、1台量子计算机模拟出了对应的量子动力学。在同一个量子芯片中,他们创建了两个纠缠的量子系统,并将一个量子位放入其中一个量子系统。结果,他们在另一个量子系统中观察到了这个量子位“穿越虫洞”而来的信息,结果符合预期的引力性质。
这是什么意思?大家可以设想在两组纠缠粒子之间,穿上一根电线或其它任何的物理连接,让粒子们编码出虫洞的两个口。
在这种耦合作用下,操作其中一侧的粒子,会引起另一侧粒子的变化。这样就有可能在两侧粒子之间撑开一个虫洞。
图片来源:inqnet/A.Mueller 量子计算机的模拟显示了信息如何通过虫洞
尽管存在争议,但是这项前所未有的实验,探索了时空以某种方式从量子信息中产生的可能性。随着量子装置的不断改进,错误率会更低,芯片会更强,那么对引力现象的研究也会更加深入。
END
资料来源:中科院物理所、极目新闻、科技日报、环球科学、量子位
整理:董小娴
侨乡“花式”送祝福 一解侨胞思乡情******
中新社北京1月30日电 (记者 刘立琨)兔年春节期间,多个侨乡通过举办地方特色演出、邀请侨胞体验传统年俗、介绍华侨文化等方式,营造浓郁的节日气氛,也向海外游子送去来自家乡的新春祝福。
为迎接新一年的到来,广东省江门市侨联举办兔年挥春活动,向侨胞赠送了200余副春联和福字斗方。活动中,侨胞代表与书法大家共同挥毫,感受书法艺术的魅力,用一副副春联书写出浓浓的年味。
红色剪纸有序铺排,一张张栩栩如生的五角星、中国结、“兔福”跃然眼前。在专业老师的指导下,潮州市湘桥区的归侨侨眷们用鲜活的剪纸作品,表达了对新一年的美好期盼。
湘桥区侨联主席谢淑川表示,希望在春节之际通过活动缓解大家的思亲之情,让侨眷们感受到家的温暖。
春节期间,泉州华侨历史博物馆“根脉寻踪——南洋华裔族群寻根谒祖综合服务平台体验展示馆”开展系列活动。展览将观展与互动相结合,打破了时空限制,以“沉浸式”体验向公众普及华侨历史,介绍华侨文化。
观众可以查询泉州主要姓氏的图腾、源流及迁移历史;聆听泉籍侨胞寻根圆梦的故事,观看泉籍侨胞返乡寻根图片;查阅家族侨批,手写家书为亲人送祝福;观赏3D华侨民居全景,了解其建筑价值、历史价值和人文价值。
分送新春“福”包,把家乡人民的关心问候传递给住在国的侨胞和民众;邀请非遗传承人教大家剪纸、写春联、做年画,讲江苏过年期间的风俗活动;邀请淮扬名厨,教大家制作体现春节年味、淮扬特色、地标美食的年夜饭……兔年春节期间,江苏省侨联开展了“亲情中华·年味江苏”系列活动,给海外华侨华人送上了江苏特色的“文化盛宴”。
近年来,江苏省侨联的新春活动已逐渐形成品牌。在今年的新春海外送“福”活动中,多位楹联大家创作了具有“侨”特色的楹联作品,让承载着家乡人民心意的新春祝福漂洋过海,受到了海外侨胞的热烈欢迎。
多地侨联举办新春晚会,以慰藉侨胞的思乡之情。四川省侨联举办“亲情中华·美丽四川”新春慰侨演出,并向海外侨胞征集祝福视频;“亲情中华·春潮瓯越”世界温州侨胞春节联欢晚会,分设4个海外分会场,将海外民风民情与中华传统文化结合,侨胞们纷纷送上新年祝福,表达他们对家乡亲人的思念和祝愿。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)