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
@回家的你 春运出行这些安全隐患别忽视******
临近春节,人们外出增多,有的驾驶人为了图一时方便,将乘客和货物一起塞入车厢内,殊不知这种人货混装的行为,会给行车安全埋下很大安全隐患。
乘车不规范 人货混装生隐患
近日,陕西渭南高速交警在京昆高速韩城服务区例行检查时,发现一辆面包车后面两排座椅上的四名乘客都没有系安全带,旁边堆放着大包小包的行李。
原来,驾驶人郭某当天带着家人从河北保定前往四川达州探亲,由于拉载的行李过多,他便将后备厢放不下的行李堆放在座椅上,丝毫没有意识到这一行为的危险性。
高速交警 王奕超:人货混装是非常危险的行为,特别是在高速公路上行驶时,一旦车子发生紧急情况、刹车或转弯时,车内的货物很可能受惯力作用发生翻滚,极易砸伤车内人员,存在严重安全隐患。
前些天,高速交警在东昌高速江西抚州服务区发现一辆7座小车,里面部分座椅被拆卸,两名乘客就躺在车厢里。
驾车出行 请提前检查车况
春运期间,驾车长途出行需求增多,驾驶人出发前首先要对车辆安全情况做好检查,谨防车辆在行驶时发生突发情况。
近日,山西高速交警在视频巡逻时发现,一辆重型半挂牵引车在驶入高速后不久便停在了匝道口处,既没有开启报警闪光灯,也没有摆放警示标志,随后,驾驶人下车围着车子检查,周边不时有车辆驶过,交警立即电话联系了驾驶人,确认其车辆可以正常行驶后,要求其立即从前方收费站驶离高速。
交警在随后的检查中发现,这辆车子的水箱管路一直漏水,而驾驶人只是随意处理一下,并没有完全消除安全隐患,这就导致他在行车过程中时不时就要下车查看,而且现在正值寒冬,滴在路面的水很容易结冰给其他车辆造成安全隐患。
交警责令驾驶人立即消除安全隐患后再上路行驶,并对其车辆发生故障后未放置警示标志的行为处以罚款200元,驾驶证记3分。
还有修平高速江西九江境内的一起自燃事故,原因是这辆车的使用年限较长,加之驾驶人很少对车辆进行检查维护,导致在行驶过程中电路出现问题。
交警提醒,春运期间路面车流量较大,在高速公路发生故障或交通事故、自燃等情况需停车时,应第一时间持续开启危险报警闪光灯,并在故障车来车方向150米以外设置警示标志,车上人员应迅速转移到安全地带并报警。
规范装载 谨防意外
临近春节,物资运输需求旺盛,干线公路交通流量将持续增长,大客车、大货车、危化品运输车、小客车等各类车型混合通行程度升高,交通拥堵和事故风险凸显。交管部门提醒,车辆上路一定要规范装载,谨防发生意外。
近日,广西来宾交警在蒙村镇地六村路段巡逻时,发现一辆轻型自卸货车存在严重的超高、超长、超载的违法行为。经查,这辆货车核载重量为1.1吨,可过磅检查时,交警发现该这辆车重量竟达33.46吨。
在检查过程中交警还发现,驾驶人欧某并未将车上的货物绑紧系牢,只是简单地用几根木头相互卡住,在这种情况下,木头一旦在车辆行驶过程中掉落,极易砸到周围的车辆及行人,引发交通事故。交警依法对驾驶人欧某的违法超载行为处以罚款2000元,驾驶证记6分。
前些天在沪渝高速湖北宜昌段,一辆半挂车在行驶过程中,运载的玻璃突然脱落,随后砸向后方正常行驶的小车,小车驾驶人在向左避让的过程中,差点儿撞上中央护栏,事故导致小车前挡风玻璃及立柱受损,所幸没人受伤。通过排查,交警锁定肇事大货车并联系上了驾驶人陈某。
经询问,驾驶人陈某当天从江苏运送一车玻璃前往重庆,因为玻璃捆绑过紧,也没有用软性包裹进行保护,导致玻璃破碎掉落引发事故,交警认定,事故责任由驾驶人陈某承担。交警表示,无论装载任何货物,货运车辆出发前都应做好货物装载检查,行驶中发现有货物遗撒请及时将车停于应急车道或驶入就近服务区,然后报警求助。(央视新闻客户端)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)