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
全球或陷“滞胀陷阱”?专家:未来十年地缘竞争或激烈化******
中新网北京7月10日电(记者 孟湘君)俄乌冲突开始后,西方国家对俄罗斯发起的制裁已达到一万多项。俄乌冲突、俄与西方之间的制裁与反制裁,对全球化进程和全球贸易、能源格局有何影响?近日,在中新社“东西问·中外对话”中,东方证券首席经济学家邵宇给出了自己的分析。
邵宇指出,西方在制裁当中冻结俄罗斯的外汇储备后,俄罗斯应对的办法就是能源出口。邵宇指出,俄罗斯不接受其他货币用于石油、能源贸易,只要用俄油气跟能源,一定要购买卢布,既然对卢布的需求在增长,它就会坚挺升值。
至少在这个阶段,他认为,卢布的走强使得俄罗斯确立了抗拒欧美,特别是美国金融制裁所起到的一定效应。也就是说俄罗斯用必不可少的石油需求,维护了自己货币的主权。俄在(全球)供应链当中的重要地位,目前看起来可能是无法取代的。
但对全球而言,不管是用卢布还是用美元计价,目前能源的价格都非常高。现在供应链的状态非常混乱,且混乱可能持续一段时间。地缘冲突包括高企的油价,可能把全球拉入一个很大的“滞胀陷阱”,对全球能源转型形成巨大冲击。
邵宇进一步分析,能源转型的一个逻辑是,让传统能源保持在(价格)较高位置,大家就会往新能源方向转移。这种转型可能会对全球格局包括化石能源、传统能源的需求发生一些中长期甚至是革命性的变化。
另一方面,对全球化本身来说,邵宇表示自己一直在研究这方面。他说,“我们习惯于把过去的全球化叫做全球化的3.0版”,三类国家构成了全球化循环的完整结构。
第一类是俄罗斯、乌克兰这样的能源或者资源型国家;第二类叫做生产型经济体,这些国家的经常账户盈余超过GDP4%以上;最后一类消费型国家比如南欧国家、美国,经常账户赤字占GDP4%以上。
现在不管是地缘冲突还是一些国家间的竞争,已经导致全球化结构断裂了。全球可能进入到一种地缘竞争更激烈,不同国家的联盟形成竞争集团的过程,有点像一战跟二战之间的一种低迷状态。
他预测,这样一个状态可能会持续10年甚至更长时间,所以不管是资源型国家转型,生产型国家能力提升,还是约束消费型国家滥发货币,都要找到新的合作领域,达到一个新的平衡,但这个平衡比较难达到。
所以,要做好准备,来应对可能会出现的各种风险跟不确定性。比如美元的武器化或者是更激烈的技术竞争形式等,或将成为各国必须面对的问题。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)