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
《客家祖地与台湾》出版 阐述闽西客家人迁台历程******
中新网龙岩1月5日电 (记者 张金川)“一位正在读大学的台湾青年萧维中同学,陪同他的父亲来参观客家族谱展,当他在展板上找到迁台祖的姓名后,很高兴地指着上面的名字对父亲说:‘阿爸,我们这支在这里……’”
两岸宗亲一谱牵。以上小故事发生在福建省龙岩市上杭客家族谱博物馆族谱之前赴台巡展过程中,入编闽西文史资料《客家祖地与台湾》专辑中。《客家祖地与台湾》由政协龙岩市委员会和闽西客家联谊会联合编著,于正在召开的龙岩市“两会”期间出版。
《客家祖地与台湾》专辑内页。 张金川 摄龙岩市政协主席李桂义在该专辑作序中指出,客家移民台湾是以闽粤人民为主体的中国人民开发台湾、建设台湾的有机部分,“客家祖地”闽西是台湾同胞的重要原乡地。
地处于福建西部的龙岩,通称闽西,是享誉海内外的“客家祖地”。长久以来,闽台两地客家的来往从未中断,祖地亲缘已经构成相互之间无法割舍的情感联结和牢固纽带。
李桂义称,两岸专家学者合作编撰《客家祖地与台湾》专辑,意在全方位综合阐述闽西客家人迁台的历史过程,在台湾的分布、宗族、社团、民俗、民间信仰、经济、文教、知名人士、与其他族群互动及与大陆祖地交流等方面情况,重在发挥“客家祖地”在促进两岸同胞心灵契合上的独特作用,是第一部综述闽西与台湾客家关系的专辑。
李桂义表示,全专辑融学术性与可读性于一体,既广泛利用海峡两岸历史文献、田野调查资料,充分吸收客家研究新成果,也记述了很多生动感人的事迹。
《客家祖地与台湾》专辑内页。 张金川 摄“一脉宗亲,血浓于水。”谈及《客家祖地与台湾》出版,龙岩市政协委员、闽西客家学者钟德彪5日接受中新网记者采访时称,“从客家族谱、风俗等方面看,台湾客家文化与闽西一模一样。”
钟德彪认为,该专辑对增强台湾同胞对客家祖地的认同,对促进祖国完全统一、增强海内外炎黄子孙的凝聚力,都有重要的历史意义和现实意义。
据悉,龙岩市政协高度重视闽西“客家祖地外迁”研究,近年持续开展实证考察与研究,组织编印“客家祖地”系列专辑。其中拟包括《客家祖地与浙西南》(2021年已编印)、《客家祖地与台湾》《客家祖地与湘赣边》《客家祖地与广西》《客家祖地与汕潮揭》《客家祖地与华人华侨》等分册,基本涵括了闽西客家人外迁所涉的主要地域和主要人群。
资料图为《客家祖地与台湾》封面。 中新社记者 张金川 摄《客家祖地与台湾》共有十章,具体是:《闽西客家人迁台动因与迁徙环境》《迁台闽西客家人的数量与分布》《在台闽西客家人的宗族组织方式》《在台闽西客家人的社团活动形式》《在台闽西客家人的民俗和民间信仰》《在台闽西客家人在台湾经济发展中的贡献》《在台闽西客家人在台湾文教事业上的建树》《在台闽西客家人与台湾其他族群的互动》《台湾闽西客家人与闽西祖地的交流》《闽西客家人在台历代主要知名人士》。(完)
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