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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

走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全******

　　(新春见闻)走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全

　　中新社武汉1月9日电 题：走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全

　　中新社记者 张芹

　　46岁的任会勇一天的工作往往从后半夜开始。当大多数人还沉浸在梦乡时，他已经和同事们踏上飞驰的列车，为即将开始的载客运行探路、排险。

　　自中国高铁开通以来，每天正式载客运行前，每条线路都会开行一趟无旅客的空跑列车，对线路、桥梁、接触网和信号等设备进行检查确认，排除安全隐患，繁忙的春运期间更是如此。

　　在武汉高铁工务段，共有16名添乘员，负责11条线路开行前确认工作，任会勇便是其中一员，他们常被同事们称为高铁“探路先锋”。

　　9日凌晨5时许，中新社记者抵达武汉站。身着工装的任会勇已背上装有设备、仪器的双肩包，准备就绪。当天，他的任务是搭乘京广高铁DJ5909次列车，由武汉站前往长沙南站，沿途排查武汉工务段管辖区域线路运行状态。

　　踏入司机室，任会勇熟练地拿出检测列车行驶平稳度的便携式添乘仪，将其固定在司机驾驶位后方，行车记录仪则被安装在挡风玻璃上，一旁的工作手账里已详细注明当日班次信息。

　　6时整，周遭依然一片漆黑，确认车准时从武汉站发出，以350公里时速一路向南奔驰。

　　线路是否有异物入侵、隧道进出口有无塌方和落石、风向是否影响列车平稳、轨道两侧保护区内是否有危险施工……任会勇全程站立在驾驶员一侧，全神贯注目视前方，并通过身体感受列车晃动幅度，借助仪器数据变化，分析是否存在隐患，及时向调度指挥中心汇报。

　　列车灯的照射下，车厢外路灯、楼宇飞速从眼前闪过，冬季多发的“团雾”也为观察瞭望带来难度。任会勇目不转睛地盯着不断延伸的铁轨，生怕错过任何一处通过地段的观察。

　　“已经形成了条件反射，只要不属于铁路设备的物体，大脑就能迅速做出判断。”8年的添乘工作，让任会勇练就了“眼观六路、耳听八方”的本领，沿途桥梁、隧道、岔口更是熟稔于心。在任会勇看来，添乘员最考验的是责任心和细心，列车高速行驶过程中，线路上有任何细微的异常，都可能影响到运行安全。

　　上午9时许，确认车返回武汉站。站台上，任会勇与涌动的春运人潮擦肩而过。

　　无数如任会勇一样的“探路先锋”，一如既往地往返于中国广袤的铁路版图上，为旅客安全出行保驾护航。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）