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
南北方过小年不是同一天!原因是这个>>>******
中新网北京1月14日电 “二十三,糖瓜粘,灶君老爷要上天。”今天是农历腊月二十三,北方称其为“小年”。小年一到,距离新年也就不远了。对于大部分南方地区的朋友而言,腊月二十四才会迎来小年。南北方过小年不是一天?其实,这与民俗文化的地域性差异等多种因素有关。
1月14日,农历腊月二十三,中国北方小年,河北石家庄迎来2023年首场大范围降雪。图为小朋友正在打雪仗。 中新社记者 翟羽佳 摄小年,也称“祭灶节”。祭灶是一项古老的习俗。旧时,差不多家家户户灶间都设有“灶王爷”神位,人们称其为“灶君司命”,在传说中,他被视为一家的保护神,因此受到崇拜。
有说法称,民间祭灶源于古人拜火习俗。《释名》提到:“灶。造也,创食物也。”灶神的职责就是执掌灶火、管理饮食,后来扩大为考察人间善恶,以降福祸。
“祭灶是很早就有的一个仪式,但祭灶节或者说小年成为春节年俗的一部分,应该是在汉代以后。”民俗专家王娟曾在接受中新网记者采访时这样解释道。
而“祭灶”也称看作是新年开始的标志之一。换句话说,小年是春节的序曲,意味着过年模式开启。
资料图:春节临近,北京街头年味渐浓。 中新社记者 蒋启明 摄过去很长一段时间,网友们对于不同地方过小年的日期不一致,都表达了自己的看法。
其实,对于过小年的日期,古代有“官三民四船五”的传统,即官家的小年是腊月二十三,百姓家的是腊月二十四,而水上人家则是腊月二十五。
晋代名人周处写过一部《风土记》,记录了不少地方习俗与风土人情,其中提到:“腊月二十四日夜,祀灶,谓灶神翌日上天,白一岁事,故先一日祀之。”
有说法称,传统上的小年是在腊月二十四。因清朝中后期帝王家提前一天在腊月二十三拜灶王爷,北方地区百姓随之效仿,也提前一天在腊月二十三过小年。
资料图:农历腊月二十三,中国北方的“小年”,一副超大的巨幅春联亮相千年古城河北正定,民众感受着浓浓的节日气氛。图为春联中间的巨大“福”字。中新社记者 翟羽佳 摄随着时间推移,北方地区逐渐以腊月二十三为小年,南方地区则多半把腊月二十四定为小年。
对于这种“官三民四”的说法,民俗专家王娟基本认可。“总体来说,北方一般都是腊月二十三,南方则是腊月二十四,但由于人口流动等原因,这并不绝对。”
在她看来,古代皇家修历法时,一般会规定重要节日的时间。过小年日期的不同,可能与古代不同朝代实行的历法、习俗的地区性差异等很多因素有关,难免会出现日期不统一的情况。
小年日期的不一致,也从侧面说明了中国传统民俗文化的丰富性和多样性。王娟曾表示,不管小年是在哪一天,都是表达人们对庆祝活动阶段性的区分,期待有一个美好的未来。
无论是在北方还是南方,小年的到来都会让年味变得越来越浓,这其中升腾的是深情的眷恋。
资料图:祭火是蒙古民族最古老的祭祀活动之一,这一习俗已经沿袭近千年,过去蒙古人吃饭前首先要用奶酒敬火,现在则要在每年腊月二十三举行最隆重的祭火活动,被世人称为祭火节。乌仁花 摄“糖瓜”是小年较有代表性的食物,一般用黄米和麦芽熬制而成,把如此制作而成的长条形麦芽糖称为“关东糖”,制成扁圆型就叫做“糖瓜”。
“糖瓜粘性很大,过去也叫‘胶牙饧’,在北方习俗中比较常见。”在王娟的记忆中,对许多年长的人来说,过去物质很匮乏,小时候吃的糖瓜,是一种带点奢侈性质的食物。
而新年的甜味,便藏在小小的糖瓜里。
有的地方也会在腊月二十三这天蒸粘糕、吃粘糕,寓意“年年高”;在福州,甘蔗是祭灶必备的食物,取其“节节高”之意,为新一年讨个好彩头。
“二十三糖瓜粘,二十四扫房子”,一首流传至今的过年谣,唱出了人们最为简单质朴的心愿:新一年平安喜乐,生活甘甜如蜜。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |