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
2023年1月中上旬“大戏看北京”推13部大戏******
“大戏看北京”展演季“云剧场”将于2023年1月中上旬推出13部大戏,剧目涵盖北京曲剧、评剧、京剧、昆曲、舞台剧、话剧、魔术口技、木偶剧等类型。剧目内容丰富多样,包括由经典IP改编的传统戏剧、再现红色历史的革命英雄赞歌、展现悲欢离合的人物故事,还有具有新鲜生命力的原创作品等。
经典IP改编的传统戏剧
经典IP改编如由老舍同名小说及李龙云同名话剧剧本改编的北京曲剧《正红旗下》,展现了晚清北京八旗子弟的生活状态和心理状态,以百姓的家长里短、小人物的酸甜苦辣,呈现出一幅波澜壮阔的老北京民俗画卷;评剧《祥子与虎妞》改编自老舍著名小说《骆驼祥子》,描写了旧中国的北京城,一群穷苦的人力车夫艰辛凄凉的生活;改编自讽刺小说《儒林外史》的京剧《范进中举》,讲述了下层知识分子范进被不合理的科举制度摧残了一生的故事;昆曲《牧羊记·望乡》整理改编自传统南戏《牧羊记》,展现了苏武出使匈奴即便被扣押,也正气凛然拒不投降的人物气节;昆曲《墙头马上》改编自元代白朴同名杂剧,展现了工部尚书裴行俭之子少俊与洛阳总管李世杰之女李倩君花园墙下一见钟情的爱情故事。
再现红色历史
革命题材如舞台剧《浪潮》,本剧基于中国左翼作家联盟的五位年轻作家柔石、胡也频、李求实、冯铿、殷夫在上海龙华牺牲的真实历史创作,通过悬疑的表现手法,让五烈士的意识在另一个空间相遇对话;昆曲《飞夺泸定桥》描写了中国工农红军在长征路上突破天险大渡河的故事;人物故事题材如评剧《秦香莲》,讲述了才女秦香莲和书生陈世美相爱结合,陈世美却因考中状元被招驸马将妻女抛弃的悲剧故事;昆曲《李清照》展现了率真果决的“千古第一才女”李清照与张汝舟的“离婚案”。
展现悲欢离合
原创作品如话剧《喜相逢》,讲述了青年摄影师赵大河从老家东北来到北京,结识了一众善良、热心、埋头为生活打拼的新老邻居的故事;魔术口技晚会《魔趣恒声》集大型魔术、趣味魔术、近景魔术、传统戏法为一体,打造了一场古老与年轻、传统与现代共荣共生的艺术盛宴;真实事件改编戏剧如木偶剧《大象来了》展现了由15头大象组成的亚洲象群在美丽的西双版纳雨林中旖旎前行,欢快玩耍的愉快场面;舞台剧《那年那兔那些事儿——父辈的旗帜》作为一部国民普及互动式偶像剧,将抗美援朝、“两弹一星”、脱贫攻坚战、抗击新冠肺炎疫情、垃圾分类等一系列重要历史事件以及时政热点事件向观众娓娓道来。(文/记者杨文杰)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)