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
浙江绍兴:文化幸福感更强烈******
不久前,浙江绍兴市文化广电旅游局机关第一党支部、绍兴图书馆党总支的文化志愿者来到柯桥区漓渚镇朱家坞村、王坛镇东村、柯岩街道叶家堰村开展主题党日活动,并且根据每个村的实际需求,送来了侧重点不同的300余册图书,以及定制化的展览和讲座。这不是简单的送服务下基层活动,而是落实高质量推进基层公共文化服务联系点的常态化工作。
“要深入挖掘12个联系点的发展需求,抓住各村在公共文化方面的痛点、难点,提供系统完备、精准有效的公共文化服务,将服务工作提档升级,更好地激发基层群众的参与热情。”绍兴市委宣传部副部长,市文广旅游局党委书记、局长何俊杰说,为贯彻落实绍兴市第九次党代会、市委文化工作会议精神,绍兴市文化广电旅游局建立了首批12个高质量推进公共文化服务基层联系点,以点带面,着力构建全市高水平一体化公共文化服务体系,为打造温暖幸福共富之城贡献文旅力量。
安桥头村是鲁迅的母亲鲁瑞的出生地,鲁迅小时候经常随母亲到外婆家。皇甫庄村是鲁迅的舅舅家,鲁迅儿时曾在此看社戏。如今,公共文化服务不但为当地群众带来实惠,而且发挥着“引流、增效”的作用。
2022年3月,安桥头村和皇甫庄村成为绍兴文化和旅游首批高质量推进公共文化服务基层联系点,因为文化之力的注入,这两地对市民和游客的吸引力更强了。
根据考察调研,绍兴市文化广电旅游局确立了在安桥头村和皇甫庄村公共文化服务的具体内容。比如,绍兴图书馆帮扶安桥头村建立安桥头村图书馆(农家书屋),设立鲁迅文化主题书籍专柜;帮扶皇甫庄村建立鲁迅文化、红色主题、法律主题图书馆。绍兴市文化馆组织绍兴市书画艺术家推广孙端街道4A景区镇特色游线,重点推进鲁迅外婆家研学之旅—特色黄金游线、渔趣体验之旅、水上风光之旅、民俗风情之旅、红色记忆之旅等旅游线路。绍兴博物馆制作线上展览“鲁迅外婆家——孙端祝福民俗文化展”和“鲁迅外婆家——孙端社戏民俗文化展”,并进行推介。
绍兴市文化广电旅游局相关负责人介绍,截至2022年6月,首批12个高质量推进公共文化服务基层联系点已经建立。为抓好工作落实,相关处室、单位已根据签订的公共文化服务项目书内容,排定工作计划,落实服务项目,并定期向局机关党委报送工作开展情况。
“建立高质量推进公共文化服务基层联系点是落实推进共同富裕文化润乡的重要抓手。要探索抓好落实工作机制,做好统筹协调,全方位做好服务工作,推进公共文化服务提质增效,为共同富裕、乡村振兴赋能。”绍兴市文化广电旅游局相关负责人说。
公共文化服务优质共享,是建设高水平网络大城市、打造新时代共同富裕地的内涵所在。绍兴市文化广电旅游局以设施、服务、机制为抓手,精心编制全市高质量推进公共文化服务工作清单,着力构建高水平一体化公共文化服务体系,取得了阶段性成效。
在绍兴,市、县、乡镇、村(社区)四级公共文化设施网络实现全覆盖。全市103家乡镇(街道)文化分馆普及率、综合文化站面积达标率均达100%。建成一级以上文化站73个,其中特级25个,一级站覆盖率达70%。“目前,绍兴市每万人拥有公共文化设施面积达1800平方米,建成农村文化礼堂1721家,建有城市书房85家、博物馆61家(含国有非国有)、乡村博物馆(展示馆)200余家,公共阅读的市、县、乡镇、村四级网络基本形成。”绍兴市文化广电旅游局一位工作人员说。此外,公共文化品质服务也逐步提高。目前,文艺播撒乡镇行、全民艺术普及月、全民阅读节等群众文化品牌活动已实现年年有系列、季季有主题、月月有安排、周周有活动。
“绍兴形成了具有共同富裕印记的标志性成果。全市公共文化设施网络实现全覆盖,重塑城市文化体系取得新突破,旅游富民进一步彰显。”绍兴市文化广电旅游局相关负责人表示,绍兴将进一步推动公共文化现代化先行市建设,聚焦共同富裕,以人为本,推动公共文化服务成为精神富有的亮丽底色。(柯越文)