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
2022·习近平的足迹丨“时时放心不下”******
“有位革命前辈曾说过这样的话,‘时时放心不下’。我听了很有共鸣。”
4月的海南,春潮涌动,习近平总书记来到这里考察。一句“时时放心不下”,饱含深情,令人动容。
时时放心不下,体现着浓浓的为民情怀,“中国共产党执政的唯一选择就是为人民群众做好事,为人民群众幸福生活拼搏、奉献、服务,这种执着追求100多年来从未改变”。
时时放心不下,体现着一以贯之的居安思危,“对变化莫测的形势要有一种底线意识、危机意识”。
时时放心不下,体现着矢志民族复兴的责任与担当,“实现第二个百年奋斗目标也就是一两代人的事,我们正逢其时、不可辜负,要作出我们这一代的贡献”。
2022年,从年头忙到年尾,习近平总书记多次赴地方考察。那些看过的人、讲过的事、部署的工作,总书记“时时放心不下”。
1月4日,2022年第一个工作日,习近平总书记第五次实地考察冬奥筹办工作。
冒着严寒出发,深入体育场馆、媒体中心、训练基地等,总书记一路看,一路思索,一路鼓劲。
12个竞赛场馆全部提前完工,3个冬奥村如期交付使用,京张高铁、京礼高速全线通车,奥运史上首次实现全部场馆绿色电力全覆盖……考察途中,习近平总书记回忆起这些年申办筹办冬奥的往事:“2015年申办成功,奔着当时提出的愿景目标,我们按计划一件事一件事地办,都办成了。走到今天不容易。”
这一年,踏踏实实走过来的,不止是冬奥,还有许多老百姓的关切事。
“衣食住行,还有医药,老百姓最关心的就是这些。要多搞一些新品种、创新药、国产药,把药价平抑下来,为百姓谋福利。”今年6月在四川考察时,习近平总书记叮嘱道:“老百姓的事,要实实在在干,干一件是一件,干一件成一件。”
△2022年8月15日,四川眉山,收割机在太和镇永丰村稻田收割水稻。
一年来,百姓的衣食住行,总书记惦念在心:
看“衣”——在海南五指山市水满乡毛纳村调研时,习近平总书记遇到一个7岁的男孩在跟着奶奶学织锦。“九仙织女下凡间,开创黎锦三千年。”千年黎锦,指尖传承,织就黎族姑娘最美的嫁衣,进入联合国教科文组织首批急需保护的非物质文化遗产名录。总书记叮嘱大家:“搞好非物质文化遗产传承,推动巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村全面振兴有效衔接。”
看“食”——四川眉山市太和镇永丰村,建成了四川省规模最大的水稻新品种新技术中试基地。总书记强调,要严守耕地红线,保护好这片产粮宝地,把粮食生产抓紧抓牢,在新时代打造更高水平的“天府粮仓”。
看“住”——在辽宁沈阳牡丹社区,总书记专门看了老旧小区改造情况:“基础设施要齐全、安全,水、电、气、暖等要改造好,让大家住着夏天凉爽、冬天温暖,要确保安全,决不能发生安全事故。”
“住”的条件要保障,“住”的环境也要重视。“从历史长河来看,如果说我们这一代人能留给后人点什么,我看生态文明建设就是很重要的一个方面。生态文明建设最能给老百姓带来获得感,环境改善了,老百姓体会也最深。”
看“行”——曾几何时,新疆是“路到头、人到头、水到头、电到头、田到头”的边境之地;如今“钢铁驼队”中欧班列,沿着昔日张骞凿空之路,将西北边陲变成开放前沿。在新疆考察时,总书记思虑长远:“过去是内陆的一个省份,现在有了‘一带一路’就不同了。这里不再是边远地带,而是成为一个核心地带,成为一个枢纽地带。”
今天,新疆的传统美食馕、水果蔬菜、服装鞋帽通过“一带一路”走出国门,哈萨克斯坦的面粉和清油、巴基斯坦瓜达尔港的龙虾和石斑鱼、格鲁吉亚的红酒、乌兹别克斯坦的糖果和饼干、阿塞拜疆的果汁、马来西亚的咖啡……沿着“一带一路”走进寻常百姓家。
多年前,在福建工作时,习近平曾讲:“百姓的事,要时时放心不下。”多年后,作为新时代中国的领路人,习近平总书记指出:“共产党把所有精力都用在让老百姓过好日子上。好了还要再好,不能止步。”
全面推进乡村振兴、个人养老金制度扬帆起航、退休人员基本养老金连续调整、城乡居民养老保险缴费档次及基础养老金“水涨船高”……一年来,一系列行之有效的措施,大大提升了老百姓的幸福感、获得感、安全感。
“我们都是脚踏实地,实现一个又一个目标,解决一个又一个问题,积小胜为大胜。我们有定力、有韧性。56个民族拧成一股绳,同心协力,踔厉奋发,这样努力下去一定会更好。”
百年变局交织世纪疫情,国内外发展环境复杂严峻。
“百年变局,一件事一件事出来,一会儿灰犀牛,一会儿黑天鹅。对变化莫测的形势要有一种底线意识、危机意识。”在海南考察时,习近平总书记语重心长。
把困难估计得更充分一些、把风险思考得更深入一些,无论风云如何变幻,最重要的还是要办好我们自己的事。
在海南,习近平总书记多次谈到这个话题——
“只有用自己的手攥紧中国种子,才能端稳中国饭碗,才能实现粮食安全。”
“用我们自己制造的装备,开发我们的油气,提高我们的能源自给率,保障我们的能源安全。这是一件具有战略意义的事情。”
“中国一定要把制造业抓在自己手里。14亿多人口的大国,靠别人是不行的,只能靠我们自己发扬自力更生的精神。”
“靠自己”的战略定力,给了我们化险为夷、化危为机的底气。
在湖北武汉,总书记强调,把科技的命脉掌握在自己手中,国家才能真正强大起来。
在辽宁沈阳,总书记指出,坚持自力更生,把国家和民族发展放在自己力量的基点上,牢牢掌握发展主动权。全面建设社会主义现代化强国,实现第二个百年奋斗目标,必须走自主创新之路。
在陕西延安,总书记强调,脚踏实地、苦干实干,集中精力办好自己的事情,把国家和民族发展放在自己力量的基点上。
△辽宁沈阳新松公司成功研制出了具有完全自主知识产权的工业机器人等五大系列百类产品,累计出口到40多个国家和地区。
11月30日清晨,神舟十五号航天员乘组入驻“天宫”,与神舟十四号航天员乘组相聚中国人的“太空家园”,开启中国空间站长期有人驻留时代;12月20日,世界在建规模最大、综合技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站最后一台百万千瓦机组投产发电,这标志着世界最大清洁能源走廊全面建成;12月26日,东航全球首架C919总计100小时的验证飞行拉开帷幕……我们通过坚定不移走自己的路、办好自己的事,创造一个又一个举世瞩目的成就。
正如习近平总书记在四川考察时所说:“集中精力把自己的事情办好,不管风云变幻,无论风吹浪打,我自岿然不动。14亿多中国人民、9500多万党员,守好我们的岗位,做好我们的本职工作,为实现第二个百年奋斗目标、实现中华民族伟大复兴作出自己应有的贡献!”
金秋时节的延安高桥镇南沟村,累累硕果,挂满枝头。
陕北的气候、光照、纬度、海拔等有利条件,让这里的苹果种植业成为“最好的、最合适的产业”。10月26日,习近平总书记来到南沟村的苹果园里,与老乡们拉家常。
过去陕北老乡修梯田、种庄稼,面朝黄土背朝天,抡起老锄头干活,广种薄收,十分辛苦。如今山坡上退耕还林种上了苹果,老乡们有工作、有稳定收入,孩子有好的教育,老人都有医保,生活越来越好。总书记深有感触:“从陕北的变化就可以看到中国的变化。”
这是党的二十大后,习近平总书记首次离京考察。党的二十大制定了当前和今后一个时期党和国家的大政方针,描绘了以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的宏伟蓝图。
“我们要继续向前走,努力实现中华民族伟大复兴。”回望2022,对于民族复兴蓝图的谋划部署,贯穿于总书记考察行程始终。
△市民在国家速滑馆“冰丝带”滑冰。
在冬奥场馆里,总书记指出:“从体育强国到健康中国,人民的健康、人民的体质、人民的幸福,都是一脉相承的。这是全面小康、全面现代化的题中之义。”
在广袤的田野上,总书记强调:“推进农业现代化,既要靠农业专家,也要靠广大农民。我们有信心、有底气把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。”
在生产一线,总书记要求:“中国是世界工厂,但我们更要做制造强国。中国要实现现代化,方方面面都要强起来。”
在公园文化广场上,习近平总书记说:“中国式现代化是全体人民共同富裕的现代化,不能只是少数人富裕,而是要全体人民共同富裕;中国式现代化是物质文明和精神文明相协调的现代化,要弘扬中华优秀传统文化,用好红色文化,发展社会主义先进文化,丰富人民精神文化生活。”
在延安革命纪念馆内,总书记强调“扎实推进共同富裕”和“让现代化建设成果更多更公平惠及全体人民”。
10月27日,习近平总书记带领新当选的二十届中共中央政治局常委来到延安——毛泽东同志曾说:“陕北是两点,一个落脚点,一个出发点。”
70多年前,我们党从这里出发,进驻西柏坡、挺进北京城,完成了走出延安窑洞、走上天安门城楼的伟大壮举;
70多年后,在党的二十大闭幕之际,在迈上全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标进军的关键时刻,重回陕北,新时代、新征程、新的伟业,从这里启航。
这是“胜利的出发点”——以身许党、夙夜在公的中国共产党人,以“时时放心不下”的责任感、积极担当作为的精气神,团结带领全国人民开启了新的远征!
总监制丨钱蔚 王姗姗
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制片人丨兴来
主编丨宁黎黎
编辑丨杨彩云
视觉丨江雨航
校对丨程昱
(文图:赵筱尘 巫邓炎)