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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

（中国这十年·见微）黄河岸边好风景：“天鹅湖”畔“古镇兴”******

　　中新社太原10月12日电 题：黄河岸边好风景：“天鹅湖”畔“古镇兴”

　　作者 杨佩佩

　　秋冬季节，“黄土高原第一湖”圣天湖将变身“天鹅湖”。

　　从近千只增加到近万只，十年来，从西伯利亚飞来的大天鹅成了山西省运城市芮城县圣天湖的“常客”。

　　“环境越来越好，与我相伴的大天鹅已从几十只到如今上万只。”距离芮城县几十公里的平陆黄河湿地，大天鹅数量也逐年增加，何建喜是这里的一名巡护员，陪伴大天鹅十余年。

　　于何建喜而言，大天鹅就如同回家过年的孩子。“我就住在黄河边，每年它们快来时，我每天都去河边转转，等着它们。”

　　除了大天鹅将黄河沿岸水域选作越冬栖息地，黑鹳、灰鹤、火烈鸟、大鸨、丹顶鹤等越来越多的野生动物“做客”山西，山西省林业和草原局野生动植物保护处处长王裔飞向记者分享道。

　　这些远方来客的身影从平陆、芮城等山西南部沿黄湿地，已逐步向汾河、桑干河、沁河等流域扩散，诸多城市周边湿地也成了它们的“驿站”。

　　山西段一泓清水入黄河，喜上眉梢的当然少不了当地民众。“天鹅湖”的美景增添了冬日情趣；水质提升更让内陆民众有更多“亲水”机会。

　　汾河，被称为山西“母亲河”，是黄河的第二大支流。曾经因产业畸重，汾河水质污染严重，两岸黄土裸露、垃圾遍地，“老太原”避之不及。

　　如今，汾水清流，水鸟栖息。民众不仅能够进行水上运动，还能乘船游览汾河两岸美景，再现“泛楼船兮济汾河，横中流兮扬素波”景象。

　　如此景象来之不易。黄河流经山西，水流量偏小，泥沙含量偏大，水文特征复杂；改善水域环境更需“组合拳”。

　　近年来，山西省开展黄河流域林草生态建设，实施山水林田湖草沙综合治理、系统治理，并采取湿地保护与恢复、退耕还湿、湿地生态效益补偿工程等措施。黄河中下游最大的国家级湿地保护区圣天湖湿地、平陆黄河湿地、汾河等水域的“强壮体魄”与“吸引力”都来自于此。

　　蓝天碧水青山渐成常态，背后还有这样的绿色支撑——十年来，山西每年造林都在400万亩以上，森林覆盖率由2010年的18.03%提升至2020年的23.57%，历史性超过全国平均水平。

　　“黄河宁，天下平。”黄河怀抱着中原激荡，由此孕育出的渡口文化依然福泽民众。

　　在“黄河第一镇”临县碛口古镇，随处可见游客坐在黄河岸边，一边听着黄河涛声，一边享用农家饭。

　　多年前，当地依托黄河文化发展旅游，吸引全国各地的艺术、摄影爱好者，年过六旬的李世喜也借此机会吃上“旅游饭”。

　　自小在黄河边长大，李世喜目前为山西省非物质文化遗产项目黄河纤夫传承人。“现在不仅开民宿，还经常去碛口古镇影视街当演员，展示非遗文化，一年挣近10万元(人民币)，生活一年比一年好。”(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）