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
春运10天北京铁警破获各类案件104起 抓获网逃人员50人******
中新网北京1月17日电 (邓有林 郭超凯)2023年春运于1月7日开始。记者从北京铁路公安局获悉,自1月7日至1月16日,春运10天来该局共破获各类案件104起,刑事拘留2人,行政拘留11人,抓获网上在逃人员50人,帮助旅客找回遗失遗落行李物品170余件,价值32.2万余元。
春运期间,北京铁路公安处在北京七大火车站增派警力,加强巡逻巡视,提高站区见警率、民警管事率,并围绕“平安一号”专项行动,加大对网上在逃人员的查缉力度,全面营造和谐有序的站车环境。
1月13日17时许,网上在逃人员韩某在北京站检票进站时,被北京站派出所民警当场查获。经查,韩某因涉嫌拒不支付劳动报酬案被江苏省兴化市公安局上网通缉,目前韩某已被移交当地公安局。1月14日8时许,清河站派出所民警在站区一楼进站口执勤时,将网上在逃人员张某抓获。经查,张某因涉嫌诈骗案被浙江省景宁畲族自治县公安局上网通缉,后张某被移交该公安局进一步处理。
据天津铁路公安处相关负责人介绍,春运以来,天津各大火车站派出所以保障旅客人身财产安全为出发点,联合刑警、治安等部门部署便衣警力深入站区,加大对各类违法违治行为的打击力度,守护广大旅客旅途平安。
1月8日18时许,男子刘某在天津站广场通过搭讪,以代买火车票为由,先后收取两名旅客好处费共250元,被天津站派出所便衣民警当场抓获。后刘某因扰乱公共场所秩序,被天津铁路警方依法行政拘留十日。
围绕“我为群众办实事”主题活动,石家庄铁路公安处号召广大一线民警走近旅客群众身边,让执勤民警成为“流动报警点”,快速高效为旅客排忧解难,切实提高旅客安全感、满意度。
1月13日18时许,石家庄站派出所民警接到旅客沈先生报警。沈先生称过完安检后,装有13张美金、100张外币和笔记本电脑的黑色背包不翼而飞。接警后,民警立即展开工作,迅速联系到了错拿沈先生背包的女旅客谭某,由于谭某已乘坐T49次列车离开,谭某将背包交由乘警带回归还沈先生。
临近春节,护航旅客返乡“团圆路”,北京铁路警方还将持续加强对霸座占座、醉酒滋事、动车吸烟等违法犯罪行为的打击力度,全力保障列车行车安全,广大旅客合法权益不受侵害。
1月12日14时许,在六安开往北京南站的G2554次列车上,男子胡某在列车卫生间内“过烟瘾”触发烟雾报警器报警,列车抵达北京南站后,胡某被北京铁路警方处以行政拘留五日的处罚,并被列入铁路失信人员名单。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 三分快三地图 |