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
二十大代表风采丨“玫瑰姐姐”的玫瑰人生:让川西高原绽放“致富花”******
中新网成都10月7日电 题:“玫瑰姐姐”的玫瑰人生:让川西高原绽放“致富花”
作者 单鹏 安源
一片片香气浓郁、外形饱满的玫瑰鲜花片进入流水线,经过投料、提取、回流、接取纯露等工艺流程,淡黄色的玫瑰精油从大马士革玫瑰中提炼出来,9月中下旬,四川省阿坝州小金县的大马士革玫瑰进入采摘尾声。“每当玫瑰花开时,村民们满脸都是丰收的喜悦和灿烂的笑容,看到他们幸福,我就很快乐。”“玫瑰姐姐”陈望慧表示。
陈望慧参加中国共产党四川省第十二次代表大会。安源 摄陈望慧是中国共产党第二十次全国代表大会代表、小金县达维镇冒水村党支部书记。曾有人说,“小金玫瑰”从无到有,经历了很多坎坷,玫瑰姐姐用“疯子”的想法、“傻子”的做法,成就了“小金玫瑰”产业,用一朵玫瑰花致富了千万家。
作为四川涉藏地区特色产业扶贫的样本,近十年来,“小金玫瑰”蹚出一条“致富路”:“世界高原玫瑰之乡”小金全县种植玫瑰1.5万亩,覆盖了13个乡镇、46个村,辐射带动3200多户2万余人增收。
陈望慧查看玫瑰生长情况。受访者供图2011年,在外经营餐饮生意的陈望慧被选为冒水村村主任。冒水村坐落在当年中央红军长征中翻越的第一座大雪山夹金山脚下,这里土地贫瘠、野猪肆虐,是典型的贫困村。
谈起小金县最初为何选择发展玫瑰产业,陈望慧笑言小金的玫瑰产业是“被野猪啃出来的”。2011年,陈望慧在高半山查看被野猪破坏的庄稼时,意外发现地边几株玫瑰含苞待放。因为花茎带刺,野猪无法啃食。这一发现让她萌生了种植玫瑰花的念头。在先后前往7个省考察学习玫瑰品种和种植效益后,2012年,陈望慧在冒水村成立玫瑰种植专业合作社。
在村干部和党员带头试种下,60多亩玫瑰花开得很好。后来这批玫瑰花运到甘肃兰州苦水镇加工,提炼出的玫瑰精油得到同行和专家的一致认可,他们认为小金县种植环境绿色生态,而且玫瑰花期长、含油量高、香气纯正。这让陈望慧更加坚定发展玫瑰产业的想法。
“小金玫瑰”的发展并非一路坦途,其今天蒸蒸日上的场景背后,是老百姓从“不愿种”向“自愿种”的转变。玫瑰花虽然每年都种,但有的老百姓将信将疑,打心眼里不认为玫瑰花能代替庄稼,花田管理并不用心;再加上玫瑰品种不够优质,早先“小金玫瑰”成活率很低。陈望慧只好提高价格收购鲜花,让老百姓得到实惠,同时更新品种,改种产量和品质更优的大马士革玫瑰。
陈望慧(左三)在工作中。受访者供图渐有起色后,陈望慧加大投入,在村里建起玫瑰加工厂,引进生产线进行玫瑰精油、纯露、花茶、酱、鲜花饼的加工生产,采用“支部+合作社+公司+党员+农户+基地”发展模式。该模式不需要流转农户土地,老百姓在自己土地上多劳多得。随着“小金玫瑰”的名声在外打响,玫瑰不愁销路,老百姓脸上也露出灿烂笑容,“死心塌地”地跟着陈望慧种植玫瑰。
“以前一个村100多户人家,只有三四家是‘万元户’。种植玫瑰后,几乎家家户户的收入发生了翻天覆地的变化。”陈望慧说,除了显著的收入增长,玫瑰还促进民众思想观念转变,“现在大家对生活充满激情与自信,也越来越团结,期盼着共同富裕。”
疫情发生后,“小金玫瑰”出口保加利亚、新西兰、韩国等国家的海外订单被大量取消。面对市场压力,此前只负责玫瑰种植和加工的陈望慧主动投身销售前线,背上玫瑰精油化妆品来到广州开辟新市场,建立新销售渠道。“产业发展不遇到困难几乎是不可能的,但办法总比困难多。疫情平稳后,市场会逐渐回暖,我对此很有信心。”陈望慧表示。
随着乡村振兴战略的深入推进,陈望慧心中还有一幅更大的蓝图:将玫瑰产业与乡村振兴衔接起来,在一产、二产基础上发展融合高原玫瑰与红色文化的文旅产业。“种植玫瑰后,每个村有每个村的风景。”陈望慧称,冒水村正在更新基础设施,不少村民也抓紧装修房屋和庭院,为吸引游客“蓄力”,“未来乡村会发展得越来越好。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |