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
我的丈夫 我的蜜月******
范瑞娟(1957年2月)
1月1日,这是个多么令人喜悦的日子。旧的过去,新的来临了。我和伯鸿就是这一天结婚。
结婚的前几天,我们要到区人民委员会去登记,临去之前,我和他开了一个玩笑。我对他说:“结婚登记处的人为了执行婚姻法,对于男方询问得特别详细,你要小心准备了。”他却若无其事地说:“一切事情都可公开,既合法又合道德,不用愁虑。”我笑了笑告诉他:“人心难测的,就有这样两位青年男女,他们交往了一个时期后,到政府去登记结婚。登记处的人问女方结婚是否自愿,女方没有表示,急得男方满头大汗。最后女的摇了摇头,登记就没有成功。假如我们的事我也摇摇头,看你怎么办?”他调皮地说:“你要会摇头的话,祝英台就不会为着真正的爱情去牺牲了。”我不由得大笑起来,我知道他这句话是因为我经常扮演梁山伯而说的。
新房里的重逢
结婚,事先没有通知别人。可是,那天上海越剧院的朋友都来了。演夜场的,下装之后还赶到我们家里。尽管我们准备了吃的和玩的招待他们,可是总有一点不放心,因为院里有好些人是闹新房的能手,尤其一个做音乐创作的朋友不好办,只要他在场,非要把人闹得够受不可。为此,在新房里真叫我又喜又怕。可是,事件的发展又往往出人意外,当我担心的那位先生随着众人拥进了新房之后,伯鸿和他都怔了,原来他们是分别了8年彼此不知下落的老朋友。由于这个意外的重逢,这次闹房得以安全度过,我们在大家的要求之下合作穿了针,互相喂了糖,报告了恋爱的经过之后,大家就放过我们了。
袁雪芬、傅全香都要送礼,被我阻止了。但送礼的人还是有。最有趣的是我的文化老师,她送给我们一对花烛。这对散放着柔和光彩的花烛,给我们的新房里增加了不少喜悦气氛。当最后一个贺喜的人离开之后,它仍旧燃烧着,按照婆婆的意见,靠近烛台的墙上,悬着一个福禄袋,因为找不到铁剑,我把那把跟着我受尽风霜在舞台上用的铁剑配在上面。
有缘千里来相会
“有缘千里来相会,无缘对面不相逢,”这是伯鸿刚才回答闹房者的话,它却一直在我心头萦回。我和他在相识之前,已经有了长时间的通信。他的妹妹是我的朋友,通过她使我对伯鸿的家庭,以及他幼年时代的生活,有了透彻的了解,真像我们在一起长大的一样。去年9月,我们第一次相见,不知怎的,自此以后,他的形影深深地刻在我的心头,再也移不掉。终于我和他结成了终身伴侣。
对于婚姻问题,我过去的确不打算考虑的。准备趁自己年轻把自己演戏所得积蓄点钱,将来隐避到乡下去度过艺人在旧社会都不可避免的悲苦的晚年。但是,中国解放了,一切都变了。对于整个社会,我由痛恨而热爱,我爱一切,第一次感到生活意志的旺盛。现在,艺术成了我的生命,我要把我的一生,献给祖国的艺术事业。
在蜜月里
结婚之后,我们到苏州去游玩了几天,然后在上海度过了蜜月。在这些日子里,伯鸿仍到中国青年报上海记者站工作,我每天也到越剧院去。早上,伯鸿知道我睡得晚,又是易被惊醒的人,他总是抱着衣服轻步走到外室去穿。晚上,我回到家里,他已经静静地坐在桌前看书了。他总是把他从书上看到的或者采访中遇见的“故事”一一讲给我听。有时候我们一起去观看越剧,回家以后,我要他提些意见,他却笑笑默不作答。怎么办呢?我就用这样的话去激他:“原来嘛,你对越剧是没有感情的。”于是他急了,不得不将他的意见原原本本地讲出来。他是爱好戏剧的,同时还爱好音乐。当院里正在讨论音乐问题时,我把我的看法提出来和他商量;也是这样,开头他总是默默无声,到后来才将自己的见解详细地发表。我们谈了很多问题,有融洽一致的地方,也有分歧。我们总是这样结束我们的谈论:“我们懂得太少了。”因此,我们有个打算,要大量地买些书,提高我们的业务、知识和艺术修养。
我的丈夫
我的丈夫是一个对生活并不十分计较、对工作却十分热爱的人。有一次为了添置几件衣服,我拿回几个呢料的样品,问他喜欢哪一种。不料他淡淡地回答:“任何一种都可以。”一个月以来我还不知道他喜爱什么菜,仿佛他什么菜都很爱吃。可是这却使我这个作为妻子的人有些踌躇了。他认为:“我们的生活比过去好多了,不能够因为革命胜利而得意忘形,奢侈浪费。”他平日总是和颜悦色的,可是有一次我见到了他严肃的脸色。我对报社记者约我写稿表示讨厌,认为这是一件麻烦事。他批评我这样是不对的,并要我认真地写好那篇稿子。我觉得他的意见很正确,终于把稿子写成了。原来他对自己的职业是非常敬重和热爱的,这也影响了我,如我曾经考虑过:“现在我演小生,将来演什么角色呢?”在这种问题面前,他是十分果断的,他表示,我应该将小生演到底。我也就决定这样做。
慈祥的婆婆
1月底,我离开上海赴东北演出。路过南京时,在那里演出了两星期。伯鸿的父亲在南京工作,于是我又有机会和婆婆在一起生活了一段时间。开始我很担心,婆媳关系不好是常有的事,我的婆婆不知怎样。可是没有几天我就感到我婆婆是慈祥而热心的人,在我演出时间,她经常等候我直到深夜,在我临睡之前她跟我总要喃喃地谈些心里话。我们谈得十分投机,计划着将来如何生活,使每一夜过得都很有趣。我的担心成了多余,很快地我从我婆婆身上找到了我已去世的母亲的温暖和母爱。离开南京的那天,我和婆婆真是难舍难分。眼泪从她老人家眼里流下来,我也哭了。只能硬着头皮背身离开。新社会是幸福的,我在这幸福的社会里又得到了幸福的家庭。可是,我也不能摆脱幸福中产生的苦闷。我觉得自己的才能太少了,我觉得人民给我的荣誉太大了,国家给我的照顾太多了,我担心自己会辜负他们。怎么办呢?我已经定了进修计划,决心不畏艰难努力。
(1957年2月)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)