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
以高尚精神塑造人 以优秀作品鼓舞人******
【热点观察】
97部作品获第十六届精神文明建设“五个一工程”奖
以高尚精神塑造人 以优秀作品鼓舞人
作者:董振邦(贵州民族大学文学院副教授)
日前,中共中央宣传部印发表彰决定,对第十六届精神文明建设“五个一工程”组织工作先进单位和优秀作品进行表彰。电影《我和我的祖国》《守岛人》、电视剧《跨过鸭绿江》《山海情》、戏剧《燕翼堂》、广播剧《中国北斗》、歌曲《领航》、图书《远去的白马》等97部作品从750余部参评优秀作品中脱颖而出,充分反映了近三年来我国精神文化产品创作的丰硕成果。
近年来,围绕实现人民对美好生活的向往、实现中华民族伟大复兴的中国梦,广大文艺工作者倾情投入、用心创作,推出大量优秀作品,发挥了聚人心、暖民心、强信心的作用。这份优异的成绩单呈现了我国文艺事业百花齐放、生机勃勃的繁荣景象,同时也将持续激励广大文艺工作者与党同心同德、与人民同向同行,不断作出积极贡献,取得丰硕成果;激励广大人民群众为实现第二个百年奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦不懈奋斗。
1.红色题材闪耀理想与信念光辉
文艺是铸造灵魂的工程,承担着以文化人、以文育人的职责。好的文艺作品应该像阳光、春风那样,能够启迪思想、温润心灵、陶冶情操。97部获奖作品中,红色题材占据较大比例,正是因为红色题材具有独特的美育价值。当理想与信念的光辉在银幕、在荧屏、在舞台、在书页上闪耀时,观众怎能不为之心动,灵魂怎能不经受洗礼。
歌剧《红船》剧照 光明图片
在波澜壮阔的抗美援朝战争中,英雄的中国人民志愿军始终发扬祖国和人民利益高于一切、为了祖国和民族的尊严而奋不顾身的爱国主义精神,英勇顽强、舍生忘死的革命英雄主义精神,不畏艰难困苦、始终保持高昂士气的革命乐观主义精神,为完成祖国和人民赋予的使命、慷慨奉献自己一切的革命忠诚精神,为了人类和平与正义事业而奋斗的国际主义精神,锻造了伟大抗美援朝精神。电影《长津湖》以抗美援朝战争中长津湖战役为背景,以英雄团队“穿插连”战斗行动为主线,选取战争中的重大事件、典型场景、主要行动和代表性人物,以小见大呈现中华民族精神风骨,深刻诠释了爱国主义精神、革命英雄主义精神、革命乐观主义精神、革命忠诚精神和国际主义精神。电视剧《跨过鸭绿江》则以电视剧的体量优势,全景展现了抗美援朝从最初决策到最后签订停战协议的整个过程,热情讴歌英雄儿女,弘扬伟大抗美援朝精神。
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敢于斗争是我们党的鲜明品格。好的文艺作品能够教育引导广大党员、干部坚定理想信念、筑牢初心使命,不断增强斗争精神、提高斗争本领,做到在复杂形势面前不迷航、在艰巨斗争面前不退缩。电影《守岛人》以“人民楷模”王继才、王仕花夫妇的感人事迹为原型,展现了这对夫妇32年如一日坚守开山岛、无怨无悔献身海防事业的感人故事,为当下的年轻人展现了坚守的强大力量,让年轻人认识到,越是平凡的工作,越需要保持进取心。此外,电视剧《问天》艺术化再现中国人的航天梦,展现新时代航天人的精神风貌,传承和弘扬中国航天精神;话剧《龙腾伶仃洋》将世纪工程港珠澳大桥建设背后的小人物故事“立”上舞台,生动而深刻地体现“一国两制”三地携手共进的同心协力和民族自信;长篇纪实文学《国家至上》通过一件“国之重器”的研制历程,呈现平凡英雄为了“国家强盛”而不屈奋进的伟大精神。这些作品为时代画像、为时代立传、为时代明德,感人肺腑、鼓舞人心,也为未来的文艺创作树立起了新的标杆。
《光明日报》( 2023年01月11日 13版)