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
成都开出首趟务工专列 600余名务工人员“拼车”赴粤返岗******
中新网成都2月1日电 (记者 王鹏)2月1日上午,成都开出新年首趟务工专列,600余名川籍务工人员分别从铁路成都东站、乐山站和宜宾西站出发,“拼车”前往广东省务工。
2月1日中午,列车员免费为务工人员发放午餐。 刘忠俊 摄当日一大早,来自成都金堂县的李世友和妻子踏上旅途。他们先乘坐免费大巴车来到成都东站,戴上大红围巾,收到特产礼盒,随后在铁路部门安排下坐上高铁。
“出去打工必须要有拼劲,不拼是不行的!”李世友告诉记者,夫妻二人在东莞一家鞋厂已工作十多年。虽接到通知3月1日才开工,但两人决定乘坐免费务工专列先到广东。“这一个月可以做点别的,勤劳就能赚到钱。”李世友说。
2月1日上午,务工人员在铁路成都东站排队进站。 刘忠俊 摄据铁路成都东站客运值班主任周艳介绍,这趟务工专列采取的是沿线接站、务工人员就近上车模式,遂宁和成都的旅客在成都东站上车;乐山、眉山的旅客在乐山站上车;宜宾、泸州旅客在宜宾西站上车,减少中转距离,方便旅客出行。
来自遂宁的刘桂华已在东莞虎门镇一家制衣厂工作八年。她说,以前每年返乡过年很开心,但复工工期临近,就担心抢不到火车票。如今她已连续几年乘坐务工专列,感受到了“家乡的温暖”。
据四川省农民工服务中心公共事务部部长刘帅介绍,为了做好务工人员的“集散成团”,成都、遂宁、乐山、眉山、宜宾、泸州人社部门按照区、县为单位,做好乘车返岗务工人员信息收集。针对零星出行人员不够申请专列的情况,积极与中国铁路成都局集团有限公司对接组建“拼团”专列,方便务工人员顺利返岗。
“我们四川是人口大省,也是劳务输出大省,外出务工的农村劳动力大概常年保持在2600万左右,占全国2.9亿农民工的近1/10。”四川省人力资源和社会保障厅相关负责人介绍,在此背景下,四川省委、省政府要求各相关部门把服务保障农民工作为重大的战略工程来推动。
四川省人力资源和社会保障厅提供的数据显示,2022年,四川省外出务工农民工近2630万人,实现劳务收入近6640亿元;农民工返乡创业累计近115万人,创业总产值累计近8197亿元。
记者了解到,2023年春运,为保障外出务工人员出行,中国铁路成都局集团有限公司根据各级地方政府和企业的务工复产安排,摸清务工人员返岗出行需求,制定运输方案,开行成都、重庆、宜宾、遵义等方向开往上海虹桥、温州、广州方向的“点对点、一站式”直达务工返岗专列24列,切实解决川渝黔地区外出务工人员的返程出行需求。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |