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

我是新时代的兵|“空中长城”的捍卫者雷达兵******

　　解说：我是中国人民解放军空军雷达兵一级军士长刘卫民。这是我们雷达空情三坐标，以脚下的土地为原点，用“方位、距离、高度”编织雷网，经纬空天。

　　雷达兵，是指以雷达为主要装备，获取空中、海上、地面或太空目标情报的兵种。中国人民解放军陆海空军都编有雷达部队。空军雷达兵是中国人民解放军空军编成内的主要兵种之一，于1950年组建。是国家空中情报预警系统的主体，是守卫祖国蓝天的“千里眼”。

　　由于雷达的工作机理，决定了雷达兵工作环境的艰苦，我们常年驻守高山海岛等边远艰苦地区，24小时警戒值班。我曾经驻扎在海拔3875米的西南边境的高山之巅28年，和连队官兵一起担负着守护祖国2500公里边境线的领空安全的使命。

　　“甘巴拉”是我所在部队的精神符号和文化品牌。它是喜马拉雅群山中的一座高峰，海拔5374米。甘巴拉精神，是空军雷达站一代代官兵在挑战生存极限，献身国防，扎根边疆的强大精神动力。

　　解说：雷达情报牵一发而动全身。如果判断目标不准，就会出现掌握态势不全、判断空情不准的局面，轻则贻误战机，重则导致战斗失利。为了练就一双金睛火眼，我一直坚持“敢啃硬骨头”的战斗精神，不讲条件，不计较个人得失。最终，入伍第二年我就练就了技术参数“一口清”，开关旋钮“一摸准”的硬功，成为专业尖子。后来，又3次获得基地以上比武竞赛第一，能熟练操作12型雷达，从未发生过一起战备问题，情报合格率始终保持在100%，创造了所在旅战备安全时间最长纪录。

　　解说：随着祖国的日渐强大，空军雷达兵武器装备实现跨越式飞速发展，从引进改造苏制装备，再到如今自主创新研制的新型多功能雷达，已经形成新的预警装备力量体系。我们走下高山，离开原有阵地，鏖战戈壁，东至沿海，西上高原，操纵雷达窥天鉴地，观海听涛，战斗履迹遍布祖国大好河山，每一步都见证着空防预警力量的转型成长。

　　解说：如今，雷达兵已经实现由国土防空预警向广袤空天拓展延伸，成为联合作战、体系支撑、信息制胜的关键力量。在我们雷达兵看来无论在寂寞的山巅，还是在清冷的边关，被部队需要就是一份责任，为国家出力就是一种幸福。

　　科学顾问：王明志

　　制片顾问：范文军

　　编 导：金 赫

　　动 画：卞文斌

　　鸣 谢：北京市人民政府征兵办公室

　　出 品：中国科协科普部 光明网