时空穿越不再是梦?科学家成功模拟“全息虫洞”!******
近日,科学家打造出
“全息虫洞”的消息冲上热搜
引发了大家的讨论
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
春运期间预计进出京旅客总量达2536万人次 探亲流是主体******
中新网北京1月7日电 (杜燕 徐婧)2023年春运从2023年1月7日(腊月十六)开始至2月15日(正月二十五)结束,共计40天。北京市交通委今天表示,今年,春运处于疫情防控优化调整转段期,预计出行需求将得到释放。据预测,铁路、民航、省际客运进出京总量2536万人次,日均63万人次;高速公路日均180万辆次。
务工、学生流呈现错峰分批特征
北京市交通委表示,今年,受疫情影响,务工、学生流呈现错峰分批特征,春运前陆续离京返乡,春运后开始返校返岗。旅游流受疫情感染期影响恢复有限。探亲流仍是主体,预计在春节假期前开始陆续出京,节后集中返京。
北京市交通委表示,预计节前2-3天将迎来出京客流高峰,正月初七、正月十五前后迎来两个返京客流高峰,进出京客运量达80万人次。高速公路交通量高峰出现在2月10日,达205万辆次。
北京市交通委指出,总体来说,春节前后交通呈现快速恢复性增长趋势。北京将对交通发展趋势持续开展实时监测和分析研判,及时发布出行提示信息,提前做好运力准备等保障工作。
旅客在北京西站乘坐春运首日北京首趟始发列车G6701次列车。 中新社记者 贾天勇 摄不查验乘客核酸阴性证明和健康码
北京市交通委表示,北京严格落实疫情防控优化调整各项措施,认真实施铁路、公路、民航、邮政快递等领域疫情防控政策。不再对乘客查验核酸检测阴性证明和健康码,不再开展落地检,不再实施乘客测温。有序恢复已暂停的客运服务。做好从业人员防护和场站、交通运输工具防疫管理。
同时,倡导乘客做自己健康的第一责任人,旅行途中全程戴口罩,主动减少聚集,出现发热等症状时避免乘坐公共交通工具。
加强运输服务和客运组织保障便捷出行
北京市交通委表示,将保障市内交通运行平稳。
公路方面继续实施春节假日高速公路免费通行政策。在进出京高峰期间,增加收费站现场保障力量,对车流量大的站口加强应急值守,结合交通量情况,合理配置车道,加强人员疏导。
省际客运方面,做好运力筹措,根据客流及时调整运营计划,动态优化运力调配。
轨道交通高峰时段加强站台、换乘通道楼、扶梯等重点部位监控,做好携带大包乘客的引导。针对返京高峰火车站、机场可能出现大客流的情况,做好4号线、7号线等重点接驳线路夜间延时运营保障的准备。
地面公交增加途经交通枢纽公交线路运营班次,强化运力供给。加强火车站、公园景区、商场及周边公交线路和站台的调度指挥和客流疏导,保障运营秩序。出租汽车做好机场、火车站和主要客流集散地的运力保障,加强与调度站、保点出租企业、交通台、调度中心联动,组织站区周边空驶车辆前往运营。
强化货运服务,做好保通保畅。春节“免通”期间继续实行大型车辆与7座以下客车通道分流,各收费站加强疏堵保畅、提升通行效率,共开辟333条绿通车道,保障绿通车快速查验、快速过站。强化服务区和收费站服务,高速服务区每日做好环境清洁消毒和通风换气,继续为货车司乘人员提供专区停靠、免费开水、餐饮售卖等服务。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |