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
APEC时间,习近平递出一份中国式现代化的“国际版说明书”******
(近观中国)APEC时间,习近平递出一份中国式现代化的“国际版说明书”
中新社北京11月19日电 题:APEC时间,习近平递出一份中国式现代化的“国际版说明书”
中新社记者 黄钰钦 郭金超
从印尼巴厘岛到泰国曼谷,从G20到APEC,在中国国家主席习近平二十大后首次外访的外交日程上,“中共二十大”这个关键词频频走进大国外交的最前线,不断对外提供理解中国未来发展的最权威读本。
当地时间11月18日上午,亚太经合组织第二十九次领导人非正式会议在泰国曼谷国家会议中心举行。国家主席习近平出席会议并发表题为《团结合作勇担责任 构建亚太命运共同体》的重要讲话。新华社记者 鞠鹏 摄当地时间17日下午,习近平此行转入APEC时间。在泰国曼谷,“中国式现代化”成为他当天应邀在APEC工商领导人峰会上发表书面演讲中的重要关键词。
中共二十大对当前和今后一个时期中国发展作出总体规划和部署,强调要全面推进中国式现代化。在这份书面演讲中,习近平深入阐释了中国式现代化的基本特征和本质要求。可以说,中国最高领导人向世界递出一份详细描述中国式现代化的“国际版说明书”。
英国广播公司(BBC)曾将中国式现代化称为全新的“政治语码”,认为其是解码中国未来发展的关键。在二十大报告中,中国式现代化特征鲜明:人口规模巨大、全体人民共同富裕、物质文明和精神文明相协调、人与自然和谐共生、走和平发展道路。
中国式现代化的这些特征对世界意味着什么?从习近平向世界宣介的这一份说明书里,人们可以读出明确答案——中国新发展,世界新机遇。
例如,中国式现代化是人口规模巨大的现代化,当中国的中等收入群体在未来15年超过8亿,超大规模的市场不难预见将持续成为全球投资的热土。
又如,中国式现代化是物质文明和精神文明相协调的现代化,既“仓廪实”又“知礼节”,决定着中国的发展追求和文明观将为世界文明发展提供助力。
再如,中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化,正在绿色转型的中国持续实施减碳节能,这既是对自己负责,也是对世界负责。
更重要的是,中国式现代化追求的是发展过程和结果的和平。亚太地区曾饱受冲突战乱之苦,和平是地区国家共同的追求。“中国人民最希望看到的是和平稳定。”在书面讲话中,习近平阐明中国的战略抉择,表明实现中国式现代化靠的绝不是传统战争、殖民、掠夺的老路。
亚太经合组织(APEC)第二十九次领导人非正式会议11月18日至19日在曼谷举行。图为大型APEC会议海报。中新社记者 王国安 摄亚太是中国安身立命之所,也是中外交流互动的最前沿。在观察家看来,习近平选择在APEC时间向世界传递中国式现代化的“国际版说明书”也具特殊考量。
一方面,这是中国对自身亚太角色的再次标定。
如今,中国经济同亚太经济相互依存、深度融合,中国已经成为许多亚太经济体的主要贸易伙伴和地区产业链供应链重要节点,中国的发展受益于亚太。
作为亚太之中国、世界之中国,中国式现代化将与亚太经济体产生更广泛的互动,也将以自身发展回馈亚太、造福亚太。面向地区国家,中国式现代化在这一场合被全面解码,是意在寻求与区域发展的同频共振。
另一方面,这也是对中国式现代化追求立己达人、与世界同行的再次宣示。
二十大报告指出,中国式现代化要“推动构建人类命运共同体,创造人类文明新形态”,这既强调现代化的中国特色,也传递出“胸怀天下”的价值取向。但国际舆论场总有声音将中国式现代化误读为对外输出自身模式,中国这一份“国际版说明书”也意在廓清杂音。
无论是持续扩大市场,还是重视平衡发展,抑或是推动能源转型,都是惠及中国和世界的多赢之举。将搞好本国发展和贡献世界发展紧密结合,折射出的是中外互动中的同行和共赢。
亚太经合组织(APEC)第二十九次领导人非正式会议11月18日至19日在曼谷举行。图为会议主会场诗丽吉王后国家会议中心。 中新社记者 王国安 摄这一立己达人的追求,在18日的APEC领导人非正式会议上有进一步清晰的表达。习近平在会上强调,中国将坚持走中国式现代化道路,建设更高水平开放型经济新体制,继续同世界特别是亚太分享中国发展的机遇。
从北京到印尼巴厘岛,再到泰国曼谷,此行是中共二十大后中国最高领导人的首次外访,是中国面向世界的又一次自我陈述。在APEC的国际舞台,作为中国故事的第一讲述人,习近平向世界递出的这份描述中国式现代化的“国际版说明书”,表达的正是中国发展与世界发展合作共赢的叙事。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)