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
法国华侨华人:中共二十大报告回答了海外华侨华人的关切******
中新网10月17日电 据法国《欧洲时报》报道,中国共产党第二十次全国代表大会10月16日在北京开幕,旅法华侨华人纷纷观看开幕式直播。他们表示,二十大报告既实事求是,又高屋建瓴、振奋人心,华侨华人要发挥独特优势,和祖(籍)国人民一道,建功新时代、奋进新征程。
法国华侨华人会主席蔡君柱表示,中共二十大是中国人民自信豪迈地站在了实现中华民族伟大复兴新的历史起点上召开的一次具有标志性的重要会议,也将对世界进程产生深刻影响,深刻影响华侨华人的生活。对于华侨华人来说,祖(籍)国的发展是我们的定心丸,是我们发展的定盘星。报告中说,加强和改进侨务工作,形成共同致力民族复兴的强大力量。我们将以更加昂扬的精神、更加坚定的信念,讲好中国故事,积极参与到中华民族复兴的伟大实践中去。
法国青田同乡会会长叶旭群表示,中国创造了人类历史上规模最大、持续时间最长的经济繁荣奇迹,这一切都是在中国共产党领导下完成的,因此,中共二十大不但受到华侨华人关注,也深受外国朋友的关注。二十大报告中全面回答了世界对中国的各种关切,也回答了海外华侨华人的关切。报告充分肯定了华侨华人对中国发展的贡献,我们深以为中国的发展所献微薄之力而自豪。未来,我们也会继续坚定信心,建功新时代。
法国北部华人协会会长潘翔表示,听完二十大报告后感想很多。作为海外青年一代侨领,我们要积极传承中华优秀传统文化,提升中华文化在海外的影响力,讲好中国故事、传播好中国声音,展现可信、可爱、可敬的中国形象,推动中华文化更好走向世界。
全法中国科技工作者协会理事长董长治表示,在当前世界局势下,中共二十大的召开具有非凡的意义。二十大报告中强调,必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,开辟发展新领域新赛道,不断塑造发展新动能新优势。同时提出要扩大国际科技交流合作,加强国际化科研环境建设,形成具有全球竞争力的开放创新生态。这增强了海外科技工作者的信心和动力。
全法中国学者学生联合会主席易子博表示,二十大报告中强调深入实施人才强国战略。坚持尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造,实施更加积极、更加开放、更加有效的人才政策。着力形成人才国际竞争的比较优势。这给我们海外学子的未来提供了广阔的施展才能的天地。我们将不负嘱托,刻苦学习,早日成才,融入到全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴洪流中去。
法国山东同乡联合会会长王博生表示,在当前人类社会面临前所未有的挑战时刻,中共二十大的召开具有深刻的历史意义和现实意义。中国始终坚持维护世界和平、促进共同发展的外交政策宗旨,致力于推动构建人类命运共同体。我们希望全世界人民都能听懂中国人民的真诚呼吁:世界各国弘扬和平、发展、公平、正义、民主、自由的全人类共同价值,促进各国人民相知相亲,尊重世界文明多样性,以文明交流超越文明隔阂、文明互鉴超越文明冲突、文明共存超越文明优越,共同应对各种全球性挑战。中国人民愿同世界人民携手开创人类更加美好的未来。我们海外华侨华人也愿为之而努力。
法国陕西联合会会长李洹通过网络直播全程收看了中共二十大开幕式,感到振奋鼓舞。他说,作为海外青年侨领,将一如既往在海外服务好侨胞,向当地社会讲好中国故事,积极促进家乡与所在国的各领域交流,努力把自身发展与祖(籍)国和家乡发展紧密结合,为中华民族的伟大复兴努力奋斗。(黄冠杰)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)