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
加快构建网络空间命运共同体******
光明日报评论员
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当今时代数字技术作为世界科技革命和产业变革的先导力量,日益融入经济社会发展各领域全过程,深刻改变着生产方式、生活方式和社会治理方式。作为全球最大的发展中国家和网民数量最多的国家,中国立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,建设网络强国、数字中国,在激发数字经济活力、推进数字生态建设、营造清朗网络空间、防范网络安全风险等方面不断取得新的成效,为高质量发展提供了有力的服务、支撑和保障,为构建网络空间命运共同体提供了坚实基础。前不久胜利闭幕的党的二十大,科学谋划未来5年乃至更长时期党和国家事业发展的目标任务和大政方针,对中国互联网发展作出更加清晰的战略部署。
当前,世界百年未有之大变局加速演进,新一轮科技革命和产业变革深入发展。同时,世纪疫情影响深远,逆全球化思潮抬头,单边主义、保护主义明显上升,世界经济复苏乏力,局部冲突和动荡频发,全球性问题加剧,世界进入新的动荡变革期。互联网领域发展不平衡、规则不健全、秩序不合理等问题日益凸显,网络霸权主义对世界和平与发展构成新的威胁。个别国家将互联网作为维护霸权的工具,滥用信息技术干涉别国内政,从事大规模网络窃密和监控活动,网络空间冲突对抗风险上升。
网络空间治理呼唤更加公平、合理、有效的解决方案,全球性威胁和挑战需要强有力的全球性应对。在贺信中,习近平主席强调,中国愿同世界各国一道,携手走出一条数字资源共建共享、数字经济活力迸发、数字治理精准高效、数字文化繁荣发展、数字安全保障有力、数字合作互利共赢的全球数字发展道路,加快构建网络空间命运共同体,为世界和平发展和人类文明进步贡献智慧和力量。
党的十八大以来,习近平主席以恢宏气魄和远见卓识,敏锐洞察全球互联网发展大势,深刻把握数字化、网络化、智能化的时代潮流,着眼信息时代人类的前途命运和共同福祉,深入思考构建什么样的网络空间、如何构建网络空间等重大课题,创造性提出构建网络空间命运共同体的理念主张,全面系统深入阐释了全球互联网发展治理的一系列重大理论和实践问题,为网络空间的未来擘画了美好愿景、指明了发展方向。在习近平主席关于网络强国的重要思想指引下,我国积极参与全球互联网发展治理,主动参与互联网国际技术标准制定、网络基础设施建设和网络空间国际治理体系建设,共同推动全球互联网发展治理迈向更高水平。
一枕临流水,一网通天下。这场江南水乡里的互联网盛会已走入第九个年头。从第二届世界互联网大会上,习近平主席首次向世界发出“构建网络空间命运共同体”倡议至今,“构建网络空间命运共同体”的内涵不断丰富发展,影响日益深远,已经成为国际社会的普遍共识。今年的乌镇峰会,将再一次为共建网络世界、共创数字未来,探索网络空间命运共同体的时代答案献智献策。
互联网是人类共同的家园。无论数字技术如何创新发展,无论国际环境如何风云变幻,每个人都在网络空间中休戚与共、命运相连。建设和维护一个和平、安全、合作、有序的网络空间,关系到人类文明进程和发展命运,是各国的共同期盼和愿望。让我们携起手来,走出全球数字发展新道路,开创人类更加美好的网络未来!
《光明日报》( 2022年11月10日 01版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)