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年世界互联网大会乌镇峰会闭幕******
坚持理念引领 共话数字未来 展示实践创新 坚持开门办会
2022年世界互联网大会乌镇峰会闭幕
光明日报浙江乌镇11月11日电(记者张晓华 、陈海波)为期3天的2022年世界互联网大会乌镇峰会11日圆满完成各项议程,落下帷幕。来自120多个国家和地区 的2100多位嘉宾通过线上线下的方式参会,不仅创历届峰会之最,而且广泛性 、代表性持续提升 。
世界互联网大会秘书长任贤良在当天举行 的新闻发布会上介绍,本次峰会呈现四大特点 :坚持理念引领 、共话数字未来 、展示实践创新、坚持开门办会 。
坚持理念引领 。在本次峰会上,与会嘉宾围绕全球发展倡议数字合作 、数字经济、数据治理、网络安全技术发展和国际合作等议题深入交流 、热烈讨论 ,在加强数字合作互利共赢 、数字经济创新发展 、数字生态安全治理等方面形成广泛共识 ,“携手构建网络空间命运共同体”“走出一条全球数字发展之路”获得与会各方 的高度认可和热烈响应。
共话数字未来 。与会嘉宾普遍认为 ,以数字化 、网络化 、智能化对传统产业进行改造提升 ,是实现制造业高质量发展 的必然要求和趋势 。各方需共同提高新兴技术 的可及性和可负担性 ,提升公众数字技能,打造惠及所有人的数字共享体系 。
展示实践创新。峰会从全球100多个国家申报 的210余项案例中 ,精选了12项在峰会期间发布 ;同时评选出15项代表性科技成果。此外,“互联网之光”博览会吸引40个国家和地区 的400余家中外企业机构以线下线上结合方式参展;“直通乌镇”全球互联网大赛吸引24个国家1100多个项目参赛,较往年增加5个国家 、约100多个项目 。
坚持开门办会。本次峰会由联合国经济和社会事务部 、国际电信联盟 、世界知识产权组织、全球移动通信系统协会作为支持单位,共设置19个分论坛、12场咖荟 。
“每一次峰会,都 是一次跨越山海的思想奔赴 。”世界互联网大会乌镇峰会浙江省承办工作领导小组组长 ,浙江省委常委 、宣传部部长王纲表示 ,本次峰会闪耀了数字文明 的思想光芒 ,呈现了数字变革的硬核成果 ,提振了数字经济 的产业动能,升级了数字智能 的参会体验 。峰会上,许多新理念新模式在交流交融交锋中孕育而生,不断赋予互联网发展以新的生机和活力 。
此外,峰会还发布《世界互联网发展报告2022》和《中国互联网发展报告2022》蓝皮书 ,展现互联网发展重要成果。
《光明日报》( 2022年11月12日 01版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)