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
“我们这十年:2012-2022” 第六届中国图片大赛征稿启事******
用图片讲好中国故事,以影像传播中国声音。第六届中国图片大赛,以“我们这十年:2012-2022”为主题,面向社会征集反映党的十八大以来国家富强、民族和谐、人民幸福的影像作品,展现这十年我们的奋进之路和辉煌成就。
一、组织结构
主办单位:中国图片社、中华人民共和国国史学会、五洲传播中心、中央党校出版集团
协办单位:中国新闻摄影学会
承办单位:视点文化传播有限公司、中郁教育科技(集团)有限公司
支持单位(排名不分先后):“学习强国”学习平台、党建网、光明网、中国青年网、中国经济网、中国日报网、中国新闻网、中国台湾网、中国西藏网、农视网、未来网、正义网、中国经济新闻网、中国银行保险报网、中国好故事、中国全球图片总汇、青春北京、传媒茶话会、《中国校外教育》杂志社、摄影世界杂志社、中国国际进口博览局、共青团中央青运史档案馆、中国民主党派历史陈列馆、中国现代文学馆、中国儿童中心、内蒙古自治区展览馆、辽宁省档案馆、三峡工程博物馆
二、征集内容
投稿作品以发生在身边的典型人物、典型故事为切入点,通过个人影像视角,以小见大,充分展示党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央领导全党全军全国各族人民寻梦、追梦、筑梦的动人故事,展示我国这十年经济发展、政治民主、文化繁荣、社会和谐、生态美丽等方面的多彩风貌。
三、征集时间
自征稿启事发布之日起至2022年10月15日。
四、奖项设置及稿酬
1.评委会大奖1名,稿酬30000元
2.典藏金奖10名,稿酬各8000元
3.典藏银奖20名,稿酬各5000元
4.典藏铜奖30名,稿酬各2000元
5.典藏优秀奖50名,稿酬各500元
6.媒体推荐奖10名,稿酬各500元
第六届中国图片大赛总稿酬含税30万元,由活动组委会代扣个人所得税。获奖作品均颁发荣誉证书。
五、作品要求
1.作品单幅、组照均可,组照每组5至10张。
2.作品为jpg格式数码照片,长边像素不低于2500,分辨率不低于300dpi。
3.所有作品须附20至500字的图片说明(组照须提供总说明和单幅照片分说明)。
4.作品除对影调、色彩适度调整及构图非主体部分剪裁外,对原始影像不进行任何足以影响其真实性、准确性的改动。拒绝合成、拼接形式的作品参赛。
5.投稿者应保证其为所投送作品的作者,并对该作品的整体及局部均拥有独立、完整、明确、无争议的著作权;投稿者还应保证其所投送的作品不侵犯第三人的包括但不限于著作权、肖像权、名誉权、隐私权等合法权益。投稿者应承担由其稿件和投稿行为所引发的一切责任。
六、投稿方式
请于2022年10月15日前通过赛事官网(http://chnphoto.org/)投送稿件。
七、评审方式
中国图片大赛专家评审委员会将根据参赛作品内容、质量、史料和传播价值进行综合分析评定,确定获奖作品,专家评审委员会有权根据参赛作品整体水平决定奖项空缺名额。组委会根据需要通知部分参赛者在规定时间内提交原片以供查验,逾期不提供者视为自动放弃入选资格。
八、特别声明
1.本项赛事不收参赛费,不退稿。
2.获典藏铜奖作品(含)以上奖项的获奖者不得重复。
3.大赛获奖作品将进行多场次、多种形式的展出。活动组委会有权对获奖作品的展示数量予以删减,对文字说明予以补充、修改。
4.所有投稿作品将自动存入中国图片大赛官网。对于获奖作品,主办、承办、支持单位有权在与中国图片大赛活动相关用途中,以复制、发行、展览、放映、信息网络传播、汇编等方式使用,并不再支付费用。
5.凡投稿者,即视为其已同意本征稿启事之所有规定。
6.大赛组委会对赛事所有流程、环节拥有最终解释权。
九、联系方式
投稿咨询:010-63076129(工作日8:00-17:00)
技术咨询:010-88052620(工作日8:00-17:00)
联系地址:北京市西城区宣武门外大街甲1号环球财讯中心A座(新华社三工作区)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |