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

“我是建设者，更是受益者”******

　　【一线讲述】

“我是建设者，更是受益者”

讲述人：江苏南通狼山旅游区管理办公室旅游工作局局长 胡志刚

　　在我的记忆里，五山地区是一个风景如画的地方。然而，2018年初，当我选调来南通狼山旅游度假区管理办公室工作时，内心却十分失落。

　　报到当天，目之所及是一个“大工地”：破落的厂房、参差不齐的民房、高低不平的菜地，连进单位的那条不足两米宽的路，也是坑坑洼洼、污水遍地。

　　投入工作后不久，我才清楚，南通全面实施五山及沿江地区生态修复和保护工程，要退出沿线港口货运功能、腾出修复岸线12公里，新增森林面积约6平方公里，把五山及沿江地区13.68平方公里打造成集森林公园和旅游休闲于一体的南通“外滩”。我意识到，自己赶上了一个千载难逢的好时机。

　　随着单位周围最后一批厂房被拆除，五山生态修复进入了冲刺收官的百日大会战。那一百多天，大家战低温、踏泥泞，白天抓建设、晚上共会商，愣是完成了当初我认为不可能完成的建设任务。五山地区当年获批“江苏省南通狼山国家森林公园”。

　　经过生态修复，五山地区森林覆盖率达80％以上，长江南通段生态环境也发生了根本变化。我经常听志愿者们跟我“献宝”，他们“又拍到江豚家族了！”长江南通段的水好了，鱼多了，江豚家族自然就成了这里的“常住民”。滨江岸线和森林公园里的鸟儿种类增加了30多种，达450多种。

　　为了让市民游客更好地共享五山生态修复成果，我和同事们在守护五山生态的同时，深入挖掘五山历史文化资源，对嵌入的每一个文旅项目都精雕细琢。军山气象台布展历时3个多月，我们查阅相关史料近百册，只为恢复中国第一个民办气象台的历史原貌。越来越多的市民游客选择走进森林氧吧，在优美的生态环境中畅游，在传统文化的熏陶中随想感悟。

　　看江景，走五山，成为南通市民的生活日常。我们注重引导市民游客加入守护五山生态的火热实践中来。五山滨江沿线被打造成“感悟沧桑巨变”的精品学习线路，以多种形式宣传“绿水青山就是金山银山”的理念。

　　我也把家安在了森林公园旁。漫步其间，空气清新，鸟语花香，一派人与自然和谐共生的和美景象。我感到幸福，也感到自豪，我是建设者、见证者，更是受益者。

　　（光明日报记者 苏雁、刘已粲采访整理）

　　《光明日报》（ 2023年01月11日 05版）