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
盘点2023年美国消费电子展四大热点******
新华社美国拉斯维加斯1月8日电 综述:盘点2023年美国消费电子展四大热点
新华社记者谭晶晶 黄恒 兴越
2023年美国拉斯维加斯消费电子展8日落下帷幕。作为全球最大的消费技术产业盛会之一,拉斯维加斯消费电子展被看作国际消费电子领域的“风向标”,各种新科技、新应用为电子消费市场发展指明方向。
此次展会上,汽车科技、数字医疗、人工智能、清洁能源等领域创新技术和产品成为关注热点。
汽车科技打造沉浸式驾车体验
与往年一样,汽车科技是展会当仁不让的主角。据展会主办方美国消费技术协会介绍,今年汽车版块的参展规模为历年最大,拉斯维加斯会展中心西馆聚集了近300家汽车相关行业参展商。
多家企业发布最新款电动车,人工智能、自动驾驶等创新技术的应用进一步提升车内娱乐交互功能,打造沉浸式驾车体验。随着汽车智能化、网联化趋势,科技公司纷纷涉足汽车领域,跨界造车。
美国高通公司推出外观颇具未来感的全新概念车,展现其骁龙数字底盘解决方案如何集成不同公司的技术,提供高度个性化体验,包括沉浸式信息娱乐、辅助驾驶以及更强的安全性。宝马公司推出“数字情感交互概念车”,拥有车外人机情感交互模块,能够识别驾驶者身份、位置等信息,通过语言和表情与人进行交流,打造个性化欢迎场景。
智能化和远程化成数字医疗趋势
受新冠疫情影响,数字医疗是本届展会的一大热点,智能化和远程化成为主要趋势。众多数字健康产品亮相展会:内置心电图仪的手表、能追踪位置和健康数据的智能鞋垫、可实时监测脑血肿的背心、安装在马桶上的尿检设备、治疗打鼾的枕头……
参展企业展示了数字诊疗、心理健康、女性健康、远程医疗等方面的最新进展。今年展会还专门设置数字健康演播室,邀请医疗行业代表、健康领域专家分享最新诊疗技术,聚焦远程诊疗重要性和前景。
行业分析人士表示,各种创新可穿戴设备有助于更准确地对病人进行监测和治疗,并采取相应的风险防范措施,数字医疗前景广阔。
人工智能新应用“遍地开花”
今年展会上,人工智能新应用“遍地开花”,几乎可在各类产品中找到人工智能元素:机器人、可穿戴设备、自动驾驶、虚拟现实和增强现实眼镜、智能厨房……
“以往展会上,虚拟现实和增强现实设备一般是在展商展台的边缘位置,现在逐渐占据最显眼的区域,排队体验的人也越来越多,这体现了人工智能的核心地位和发展趋势。”来自以色列特拉维夫的观展者塔米尔·贝利纳对新华社记者说。
拉斯维加斯消费电子展已成为机器人的最佳秀场,各式各样机器人外型更逼真、功能更细分:儿童博物馆“讲解员”、智能割草“小帮手”、孤独症儿童的“陪伴狗”、可全自主规划路径的“快递员”、餐厅“引领员”……
中国清洁能源解决方案引关注
清洁能源产品和应用也是本届展会的热点之一。中国已成为推动全球清洁能源发展的重要力量,中国企业的创新太阳能发电产品和绿色电源解决方案吸引众多展商和媒体目光。
其中,华宝新能源股份有限公司旗下光充户外电源品牌Jackery电小二展示了最新光充户外电源产品及磁吸可折叠太阳能电池板,在光电转化、安全性能和智能互联等方面取得突破。
正浩创新科技股份有限公司展示了整屋备电解决方案以及户外移动空调、冰箱、自动割草机等太阳能产品。沃太能源携太阳能板、移动储能设备等首次参展,计划进一步拓展海外市场,其储能设备外观小巧,兼具LED照明和无线充电等功能。
来自美国加利福尼亚州的观展者布赖恩·贝克告诉新华社记者,美国西部经常发生山火、地震、泥石流等自然灾害,高效户外电源可帮助很多家庭度过停电危机,对于户外爱好者也是“刚需”,“中国制造的移动充电设备和整屋备电方案性能高、安全性好、性价比高”。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)