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
让每一件包裹都不“迟到”******
【新春走基层】
光明日报记者 訾谦
腊月清晨的北京,气温仅有零下5摄氏度,天还未亮,位于西城区的某快递公司营业部却已是一片繁忙景象。
在堆积满柜的包裹中,王毅拿着手中的扫码机,熟练地挑拣、录入着上午需要派送的快递,再整整齐齐地放进快递三轮车里。
28岁的王毅来自河南安阳,已经在北京工作生活了6个年头,今年是他从事快递行业的第5年。5年来,不论风吹日晒,只要身体允许,他总会在7点整出现在营业部,准时开始一天的工作。
和往常一样,这天上午,王毅的工作就是将马连道茶城各商户的包裹送往每个门店。对不熟悉这里的人来说,身处6.8万平方米的茶城内仿佛置身迷宫之中,但对王毅来说,长期的工作已经使他可以熟练地在小门、小路、楼梯中绕来绕去,一路上遇到商管和商户还熟悉地打着招呼。
“毅哥还坚守岗位呢!准备啥时候回家过年哩?”路过一家绿茶铺子时,店员操着标准的河南话问。
“今年估计不回去了,春节值班有补贴,留在这多挣点钱!”王毅一边拿着包裹向前走,一边扭头对店员说,“我先干活儿去了,等闲了再聊!”
王毅告诉记者,这个店员是他老乡,因为他常在茶城派件,所以一来二去大家就熟络了起来,闲暇时还会一起吃饭。“这里的好多店员和我都是朋友,不管是不是老乡,大家都是在北京的异乡人,都有共同语言。”
上午10点左右,拉货板车上待派件包裹数量越来越少,王毅手中的快递巴枪(手持物流终端)响铃的次数却越来越多:“叮,您有新的订单,请尽快取件。”
“这边商户多,寄件业务比较多,我习惯全派完件后再统一取件,要不然容易手忙脚乱,万一弄错就麻烦了。”王毅拿袖子擦了把汗推着车说,这里收取的包裹一般以茶叶、茶具为主,现在茶城内店铺逐渐恢复营业,订单不断增加。
11点半左右,当板车中的包裹再次堆满,王毅上午的工作也正式收工,看着手机上显示的9000多步的数字,记者深感快递员的不易。
“这都没什么,最难的时期已经挺过去了,接下来会越来越好的。”王毅告诉记者,去年12月上旬是最艰难的,因为营业点超过一半的快递员都“阳”了,不能工作。在“减员增件”的情况下,为数不多在岗的快递小哥每天处于“拉满”的状态,有时派件到凌晨,一天4万步都是常态。
“收不到快递的焦虑我们很理解,但这种情况快递员心里更着急,好在现在大家都重新上岗了,恢复正常的感觉真好!”王毅说,虽然干快递员很辛苦,但他觉得很有奔头,生活忙碌又充实,收入也一年比一年高。
如今,虽然已近年关,但王毅和他全国各地的同行却比平时更加忙碌。数据显示,今年的前5天,全国快递业务量日均数据已经达到了3.7亿件,与去年同期相比增长16.7%。国家邮政局专门制定了《邮政快递业2023年春节期间寄递服务保障工作方案》,快递企业也纷纷推出“春节不打烊”服务,保障人民群众生活需要和温暖过冬。
“现在许多包裹装的都是重要的药品和防疫物资,这种情况下客户对时效性的要求就更高,我们都会打起十二分精神,更快地把这些包裹送到客户手中。”王毅说。
谈起新年的愿望,王毅思索了几秒后说:“新年有新气象,希望在2023年我可以通过自己的努力工作,让大家的每一件包裹都不‘迟到’。”
《光明日报》( 2023年01月10日 03版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)