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
铁路煤炭运输:在看不见的地方为万家灯火保驾护航******
(新春走基层)铁路煤炭运输:在看不见的地方为万家灯火保驾护航
中新网鸡西1月18日电 题:铁路煤炭运输:在看不见的地方为万家灯火保驾护航
作者 成伟铭
18日7时30分,黑龙江省鸡西市恒山站副站长刘帆在交班会上布置完工作后,匆匆赶往调车场,开始忙碌的一天。
恒山站隶属于中国铁路哈尔滨局集团有限公司管辖的二等站,建于1941年。区域内煤炭储量丰富,煤质优良,是黑龙江地区煤炭供应的重要堡垒。83年间,这座以煤炭运输为主要职责的车站始终承付着周边各大矿区煤炭外运的重任。
年关将近,用电量持续增大,电煤能否供应到位,关乎春节期间万家灯火能否点亮。而作为刚上任的年轻站长,保障恒山站的电煤运输工作,刘帆责无旁贷:抓好行车组织,让煤炭列车快速挂运。
刘帆正在检查调车作业中止轮情况。 成伟铭 摄“如果我们能把机车运力高效的发挥出来,就能发运更多的货物,实现多拉快跑。”刘帆说,为了提高车辆周转效率,让货车尽快到达货位,他天天都往现场跑,掌握煤矿的取送车条件、生产能力,作业量大的那几天,恒山站流传着这样一句玩笑话:“小刘不是在现场,就是在去现场的路上。”
进入1月份以来,恒山站日均煤炭装车量达到5000余吨,较去年同期增长了25%。装车量的增长,导致恒山站调车、行车和装卸车作业大幅增加,无形中为车站增添了不小的安全生产的压力。
面对种种安全痛点,刘帆给自己制定了一个“两小时巡逻计划”,即:每隔两小时对货运作业系统进行一次核查,以保证电煤装车等货运作业“零失误”。
刘帆在调车作业现场对当班人员进行人身安全提示提醒。 成伟铭 摄恒山站地处高寒地区,频繁的降雪和极寒天气,对铁路行车组织工作提出新的挑战。为确保行车安全,给道岔除冰雪成为车站职工的一项重要工作内容。
春节前夕,刘帆带领6名职工对车站道岔进行除冰扫雪作业。在仔细检查确认人员穿戴好防护马甲、手套,带上电筒、除雪铲,他安排三人为一小组,每组人员负责一端咽喉道岔的作业,并严格执行两人上道、一人防护原则。持续4小时的除冰扫雪作业,使得他们在零下28摄氏度的室外,仍是汗流浃背,棉帽被冰霜覆盖冒着蒸腾热气。
夜幕深深,一列列“煤龙”在轰隆隆的鸣笛声中缓缓启程,把冬日里的温暖源源不断的输送到每一个家庭当中,点亮万家灯火,但刘帆的工作仍在继续。“我在这边挺好的。”在与家人视频通话时,刘帆突发奇想,将视频连线画面截了下来,定格了一张新年合影。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |