时空穿越不再是梦?科学家成功模拟“全息虫洞”!******
近日,科学家打造出
“全息虫洞”的消息冲上热搜
引发了大家的讨论
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
回家,过年!******
“啥时候回来呀?”
“啥也别买,你回来就行。”
“到哪啦?”
“不着急,等你们回来吃饭!”
……
你有多久没回家了?
最想念的人是谁?
一位母亲在院子里
一遍一遍地扫着自家大门口,
时不时看向门口的路。
不知过了多久,
一名男生背着吉他出现在门口,
母亲激动地抱住儿子,
儿子抱起母亲,转了又转。
男生接受采访时表示:
“后来,我在监控里看到,
妈妈在门口等了有三四个小时,
眼泪哇哇地流……”
一女子和看养自己长大的大伯说
过几天带着一家回去过年。
第二天,
监控里看到大伯在庭院里洗洗晒晒,
床单被子晒满了院子,
直至把全部被子晾晒好后,
朝着监控深深望去……
一女子驾车返乡,
因堵车严重且已是凌晨,
便未通知家人自己的位置。
到达时,
发现12名家人站在路边等候。
女子说:
“很感动,
这真的是我一点也没想象到的!”
外出打工的父母回家过年,
两个孩子得知消息便一直在家等待。
一直没睡的孩子们听到父母的声音,
立刻飞奔出来,
一头扑进父母的怀里。
父亲表示:
“不管在外面受了多大委屈,
看到那一刻,真的什么都值了!”
一对双胞胎萌娃站在门口,
看到爸爸回到家的那一刻,
她们惊喜尖叫,手舞足蹈,
嘴里一直叫着
“爸爸爸爸……”
一名在外务工的女子
瞒着爸爸提前回家。
当傍晚天黑,
干完活回家的爸爸
突然看到她从屋里走出来,
两只手握紧,一时间忘了说话,
脸上绽放出淳朴又惊喜的笑容。
“怎么可能还会有石榴呢?”
一名男子回家,
发现父亲将石榴埋在沙土里,
专程等自己回来吃。
男子表示,
父亲将这些石榴从中秋埋到了元旦,
拿出来吃的时候还很新鲜。
一名女子悄悄回家过节,
开门的姥姥认出后,
上前一把抱住外孙女,
激动得不停地拍打着她。
这一抱,胜过千言万语。
小时候,
总想着离家远一点,
以为这样才会有自由,
不用每天听长辈们的唠唠叨叨。
长大后发现,
家才是最温暖的地方,
每一句唠叨,其实都是关心与爱,
在外奔波的辛苦与劳累,
在回到家的那一刻,烟消云散。
“我们总会绕啊绕,
绕几千里路也望向归途……”
相聚、拥抱、惊喜、泪目……
总有一刻让你感受到
回家的意义。
春节临近,
有人盼你回家,就是最大的幸福!
你今年在哪儿过年?
哪一瞬间让你觉得“回家真好”?
评论区聊聊吧!
中国新闻社(CNS1952)综合自中国新闻网、中新视频、人民视频、新华网、九派新闻等
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