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

【网络中国节·诗画节气】冬至：冬藏之气，至此而极******

   【网络中国节·诗画节气】

冬至：冬藏之气，至此而极

　　作者：侯楠楠

　　冬至到了。《月令七十二候集解》中记载：“冬至，十一月中。终藏之气至此而极也。”古人认为冬至为阴阳交替的时刻，“冬至一阳生，是阳动用而阴复于静也”，从此阴气盛极转衰，阳气开始萌生。冬至三候为“蚯蚓结，麋角解，水泉动”。此时天气仍十分寒冷，因此蚯蚓还蜷缩着身体冬眠；但因阳气初升，山中的泉水开始流动。不过，夏至时“鹿角解”，冬至时“麋角解”，麋与鹿长得那么像，为何分别与两个相反的节气相关？这是因为古人认为鹿角朝前属阳，夏至时阴气初升阳气渐退，鹿角开始脱落；麋角朝后属阴，冬至时阳气初升阴气渐退，麋角开始脱落。

（点击图片观看动态海报）

　　《敦煌二十四节气》原画出自《不可思议的敦煌·与万物共生长》创作展——最佳创作团队奖「豆荚创意」小朋友们的集体创作。动画制作：满晨

　　“冬至不端饺子碗，冻掉耳朵没人管”，吃饺子是北方最普遍的冬至习俗，除此之外，北京地区还要吃铜锅涮肉，而西南地区要吃羊肉汤。都说“冬至大如年”，所以冬至又被称为“亚岁”，意思是仅次于过年。三国时期曹植《冬至献袜送表》中说“亚岁迎祥，履长纳庆”，是的，你没看错，曹植这篇文章的标题中隐藏了另一个冬至习俗：给长辈送鞋袜，祝愿父母健康长寿。

　　“冬至至后日初长”，魏晋时期，皇宫里有用红线量日影的习俗，《岁时广记》中记载，“晋魏间，宫中用红线量日影，冬至后日添长一线”。从周朝开始，君主还要“以冬日至，致天神、人鬼”，即在这一天通过祭祀为国祈福，《史记·封禅书》也记载，君主在冬至日“礼天于南郊,迎长日之至”，可见古代各阶层对于冬至日的重视。

　　这么大的节日，没有理由不放假。《太平御览》中记载，汉代的冬至假期是五天，“冬至前后，君子安身静体，百官绝事，不听政，择吉辰而后省事”，冬至当天，皇帝还要大宴群臣，请他们欣赏歌舞。到了宋代，《东京梦华录》中记载，“十一月冬至，京师最重此节。虽至贫者，一年之间积累假借，至此日更易新衣，备办饮食，享祀先祖。官放关扑，庆贺往来，一如年节”。不管有没有钱，忙碌了将近一年的老百姓到了冬至这一天，都要买新衣服、置办宴会、祭祀先祖，官方还允许在这天举行关扑这样的民间博彩活动。

　　冬至过后，就要进入“数九”寒天了。“一九二九不出手；三九四九冰上走；五九六九河开流；七九八九耕牛遍地走，九九燕子来”，这一谚语总结了入九以后的天气变化。如何消磨将近三个月的严冬？古时文人雅士在冬至后，轮流做东，相约聚会，雅集娱乐，谓之“消寒会”，又叫“暖冬会”。据记载，唐朝时，长安有一位巨富王元宝，此人是个社交达人，冬天下大雪的时候，他命仆人将坊巷的积雪打扫干净，自己亲自站到巷口迎接宾客，请客人们到他的家里，大摆宴席，饮酒作乐，称“暖寒之会”。“归来何事添幽致，小灶灯前自煮茶”，近来“围炉煮茶”在年轻人中风靡，成为一种新型社交方式，还真有点像消寒会的“文艺复兴”。

　　不过，“消寒会”终究是士人阶层的高雅游戏，冬至时节大多数地区已经进入农闲时期，民间发明了“九九消寒图”，用以打发漫长的寒冬。第一种在《帝京景物略》有记载：“日冬至，画素梅一枝，为瓣八十有一，日染一瓣，瓣尽而九九出，则春深矣，曰九九消寒图。”在冬至这一天，用白描的手法画梅花一枝，共八十一片花瓣，每天点染一瓣，当梅花都被点染成胭脂色，冬天也就过去了，正如元代杨允孚《滦京杂咏》中所说：“试数窗间九九图，余寒消尽暖回初。梅花点徧无余白，看到今朝是杏株。”还有一种是书写“庭前垂柳珍重待春风”九字，这九个字的繁体字都是九笔，冬至起每日描红一笔，九九正好描完。古人正是通过这样浪漫的方式，将对春的期待一笔一划留下来。

　　在诗人眼里，冬至也是个值得创作的主题。杜甫《小至》诗云：“天时人事日相催，冬至阳生春又来。刺绣五纹添弱线，吹葭六琯动浮灰。岸容待腊将舒柳，山意冲寒欲放梅。云物不殊乡国异，教儿且覆掌中杯。”这里面又有个知识点，在“吹葭六琯动浮灰”一句。“葭管吹灰”是古代一种测定节气的方法，古人认为律历同源，把不同尺寸的律管埋入地下一部分，露出一部分。建一处三重的密室，封闭严实，把十二律管按照对应的月份位子埋好，里面装上芦苇烧成的灰，到了相应的节气，则灰就会被从律管中涌出的阳气吹出来。到了冬至，其中最长的那支律管必有灰喷出来，同时还发出“嗡”的一声。这支律管就是黄钟律管，其声响便是黄钟之音。

　　这么大的节日，人也很容易想家。白居易有一首《邯郸冬至夜》，“邯郸驿里逢冬至，抱膝灯前影伴身。想得家中夜深坐，还应说着远行人”。冬至这一天，白居易在河北的一家酒店里，“抱膝灯前影伴身”，想家，宝宝心里苦，并且宝宝要说出来。白居易觉得，家里人应该此时也在牵挂他吧，这种情理之中的想象，放在这个特殊的时间，令人觉得质朴而深情。

　　看到这里，还不赶快给家里打个电话吗？

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