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
国际锐评|这座“里程碑”引领中阿迈向更好未来******
“这次峰会是中阿关系史上一座里程碑,必将引领中阿友好合作迈向更美好的未来!”当地时间9日,中国国家主席习近平在沙特首都利雅得举办的首届中国-阿拉伯国家峰会上发表主旨讲话,强调要继承和发扬“守望相助、平等互利、包容互鉴”的中阿友好精神,构建更加紧密的中阿命运共同体,并提出中阿务实合作“八大共同行动”。双方发表《首届中阿峰会利雅得宣言》等成果文件,一致同意全力构建面向新时代的中阿命运共同体。这是本次峰会取得的最重要政治成果。
这次峰会是新中国成立后第一次与阿拉伯国家集体举行的领导人峰会。峰会决定将中阿关系提升至新高度,是对传统友好的传承,更是面向未来的开创。
早在2000多年前,中阿两大民族就有了往来。陆上丝绸之路和海上香料之路成为沟通东西方文明的两条大动脉。新中国成立后,中阿在争取民族独立、实现民族振兴、推动共同发展的道路上肝胆相照、风雨同舟,成为南南合作的典范。首届中阿峰会的举办,标志着中阿合作论坛的深度和广度被提升到新的层次,反映了双方在新形势下加强互利合作的期盼。
当前世界进入新的动荡变革期。一方面,世界经济复苏乏力,局部冲突和动荡频发。一方面,个别西方大国推行单边主义、霸权主义,给他国和平与发展造成干扰。中阿都主张维护以国际法为基础的国际秩序和多边主义,维护发展中国家利益,捍卫发展中国家权利。同时,中阿都面临实现民族振兴、加快国家发展的历史任务。双方构建更加紧密的中阿命运共同体,有助于服务各自发展目标。首届中阿峰会的召开,可以说正当其时。
如何构建面向新时代的中阿命运共同体?峰会上,中方既提出了理念主张,也给出了行动方案。
“我们要坚持独立自主,维护共同利益”“我们要聚焦经济发展,促进合作共赢”“我们要维护地区和平,实现共同安全”“我们要加强文明交流,增进理解信任”——习主席提出的这四点主张,契合中阿加强全方位合作的现实需要,为构建面向新时代的中阿命运共同体指明了方向。
和平与安全是阿拉伯国家的突出关切。作为真诚朋友,中国始终为中东和平发挥建设性作用,从不谋求什么地缘私利,更无意去填补所谓的“权力真空”。本次峰会上,习主席强调,中方支持阿拉伯国家自主探索符合本国国情的发展道路,把前途命运牢牢掌握在自己手中。针对中东问题核心巴勒斯坦问题,习主席强调,国际社会应该坚定“两国方案”信念,中方将继续向巴方提供人道主义援助,支持巴方实施民生建设项目。这体现了中方说公道话、办公道事的一贯立场。
阿拉伯有句谚语:“语言是叶子,行动才是果实。”构建面向新时代的中阿命运共同体,双方都要有实打实的行动。本次峰会上,习主席提出,未来3到5年,中方愿同阿方一道推进“八大共同行动”。这是构建中阿命运共同体和落实《中阿全面合作规划纲要》的第一步。
从具体合作清单看,涉及支持发展、粮食安全、卫生健康、绿色创新、能源安全、文明对话、青年成才、安全稳定等8个领域。这展现出中方愿与阿拉伯国家共同发展的真诚意愿。《阿拉伯人消息报》9日发文指出,在国际格局发生重大变化、需要加强战略合作的背景下,广阔的发展前景正在等着阿中双方。
中国需要阿拉伯国家,阿拉伯国家也需要中国。构建面向新时代的中阿命运共同体,是对两千多年丝路情谊的传承,是各自实现民族振兴、加快国家发展的需要,也是这个变革大时代所需。在新蓝图指引下,中阿关系将提质升级,更好造福双方人民,为世界和平和发展贡献更大力量。
(央视新闻客户端 国际锐评评论员)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |