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
国台办:让台胞台企更有获得感和参与民族复兴的自豪感******
中新网1月11日电 国台办发言人马晓光11日表示,新的一年,我们将继续致力促进两岸经济交流合作、深化两岸融合发展,完善增进台湾同胞福祉的制度和政策,让台胞台企更有获得感和参与民族复兴的自豪感。
11日国台办举行例行新闻发布会,有记者问,请发言人介绍2022年两岸经济交流合作情况,有哪些主要特点?对2023年两岸经济交流与合作有何预期?
马晓光表示,2022年,我们克服新冠疫情和民进党当局阻挠限制等不利影响,突出“以通促融、以惠促融、以情促融”,扎实推进两岸经济交流合作。
马晓光指出,一是在两岸同胞共同努力下,两岸经贸往来克难前行,总体保持稳定。据海关总署统计,2022年1至11月,两岸贸易总额2943.9亿美元,与2021年同期基本持平。其中大陆对台出口753.2亿美元,同比增长6.6%;自台进口2190.7亿美元,同比减少2.9%。据商务部统计,2022年1至11月,大陆新批准台资项目(含经第三地转投资)5470个,实际利用台资金额19.2亿美元。两岸产业合作不断深化,产业链供应链基本稳固。
二是积极协助大陆台企克服疫情影响,保持生产经营总体稳定。各地不断优化涉台营商环境,落实落细台胞台企同等待遇,送政策、送服务上门,全力为台商台企办实事、做好事、解难事。出台扩大申请设立个体工商户相关政策,大幅降低台湾同胞特别是基层民众、青年群体到大陆创业门槛,获得台胞台青热烈响应。台企首度参与中国工业大奖评选,冠捷电子公司等8家(个)台资企业和项目分获第七届中国工业大奖、表彰奖、提名奖,大陆台企获得感、荣誉感显著增强。
三是支持台胞台企参与乡村振兴和农业高质量发展。进一步落实落细“农林22条措施”,支持福建漳平台创园成功创建国家现代农业产业园,支持福建三明创建海峡两岸乡村融合发展试验区,推进设立海峡两岸乡村振兴合作基地。目前在大陆农业及食品业领域投资的台企累计已超过1万家。
四是大力支持台商台企参与国家发展战略,台商投资结构更加优化。有关省市和两岸企业家峰会等创新方式,举办形式多样的涉台经贸活动,为台商台企参加国家区域重大战略、区域协调发展战略搭建平台,提供商机。积极支持福建探索海峡两岸融合发展新路,引导、支持台资企业向中西部地区有序转移、参与“一带一路”建设。支持台商台企利用进博会、各类展销会、电商平台等拓展内需市场。支持优质台企上市,深化两岸金融合作。2022年共有10家台企在大陆A股上市,在大陆上市台企现增至57家。
马晓光强调,新的一年,我们将继续致力促进两岸经济交流合作、深化两岸融合发展,完善增进台湾同胞福祉的制度和政策,让台胞台企更有获得感和参与民族复兴的自豪感。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)