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
海南守护生态底线 ,“两山”转化的路径探索******
这 是在海南五指山市水满乡拍摄的昌化江(无人机照片)。新华网发
1月 的海南,处处绿水青山 。
海南的绿水青山何以“金山银山” ?
近年来,海南立足得天独厚 的自然地理条件,牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念 ,因地制宜,坚持在开发中保护 、在保护中开发,积极推动生态价值转化 ,让百姓在“两山”转化实践中受益。
小小茶叶 变成致富法宝
薄雾轻拢山间 ,民谣萦绕云天,郁郁葱葱 的茶树冒出绿芽 ,黎族阿姐们在茶树间穿行 ,手指在茶尖跳跃 ,一片片嫩绿的茶芽落入茶篓 ,人与自然融为一体 ,画面清新和谐 。
这 是海南五指山市的毛纳村景色(无人机照片) 。新华网发
“去年上半年,我家依靠卖茶收入4万元。”五指山市水满乡毛纳村村民王菊茹说 ,种茶卖茶不光让她能供养4个孩子读书 ,生意还做到了外地 ,不少游客线上与其订购茶叶 。
走进毛纳村 ,清澈的水流穿村而过,清凉 的山风吹拂着水面 ,水车正悠悠转动,放眼望去一片青绿 。优美的景色、新鲜 的空气、清香 的红茶吸引着各地 的游客纷沓而至。
“村子里游客多了,一天忙活下来 ,我能挣到上百元 。”水满乡毛纳村村民王叶侦正坐在凉亭里织着黎锦 ,身旁摆放着手工茶叶和黎锦服饰,吸引着游客驻足购买。
水满乡毛纳村小组组长王国刚介绍,毛纳村共33户128人,过去村民选择外出打工 ,如今村里茶叶产业逐步发展,建成570亩的茶园,吸引了大量村民留村就业 ,超80%的农户种植茶树。去年“五一”假期 ,全村共计接待游客近3000人次 ,获得旅游收入超10万元。
围绕茶叶 ,五指山市将继续做大品牌影响力,用好五指山红茶 的国家农产品地理标志,发挥品牌效应 ,将五指山红茶“走出去”,以茶促旅 ,以旅兴茶,助农增收促进乡村振兴,让茶叶变成农民 的“金叶子”。
这是海南五指山市的毛纳村景色(无人机照片) 。新华网发
菌俏菇靓 一片土地多种收入
走进白沙黎族自治县青松乡 ,一缕缕阳光穿过橡胶叶 ,洒向林下的菌菇大棚 。大棚中 ,工人正细心地检查、照顾着红托竹荪、虎奶菇等菌菇作物 。
“多打这样一份零工 ,家里经济更宽裕了,每天可以多炒一道菜。”女工符丽梅正在挥舞着锄头 ,刨出一条条半米宽 的畦床,并将虎奶菇菌苗整齐地摆成两排 。
充分利用每一寸土地 ,让每一片土地发挥更大的价值,青松乡基本建成1000亩菌菇种植园 ,预计全年能提供临时岗位1万余人次,助农实现稳定增收 。
“我们以‘企业+村集体’合作 的形式,利用流转来 的橡胶林地套种猪肚菌、虎奶菇、红托竹荪等菌菇,去年村集体年收入达到69万元。”青松乡负责人说。其中,“橡胶+红托竹荪”产业经济效益最为显著 。红托竹荪亩产达1500斤 ,按照平均价60元/斤,每亩可增加产值9万元。
近年来 ,白沙大力推广林下种植、林下养殖的生产方式,创新天然橡胶“宽行窄株”种植模式,将土地利用率提升150%,探索出橡胶“+红托竹荪”“+凤梨” 的林下种植和橡胶“+五脚猪”“+山羊”“+蜜蜂” 的林下养殖双模式,从林下蹚出一条致富新路,推动立体经济发展。
依托建设国家“两山”实践创新基地 的契机 ,白沙积极打造“两山银行”,通过搭建运营平台,探索建立生态资源的“调查评估—收储流转—提升开发—风险监管”转化机制 ,实现“存入绿水青山 ,取出金山银山”,探索“两山”转化实践路径、推动生态价值转换的有效途径 。
宜居宜业宜游 荒山变金山
作为海南典型的资源型市县,被誉为“海南聚宝盆”的昌江黎族自治县以高品位 的“亚洲第一露天富铁矿”——石碌铁矿而闻名。经过多年的开采 ,石碌铁矿 的露天铁矿趋于枯竭 ,裸露 的山体就像一块块“伤疤”。
在海南省委 、省政府 的积极推动下 ,昌江通过探索实施“生态修复+废弃资源利用+产业融合” 的矿山生态修复新模式,曾经大片裸露的土地和漫天灰尘消失不见 ,取而代之 的 是漫山遍野绿意盎然 。石碌铁矿被重新赋予了矿山公园和矿山特色小镇 的新使命 。
“以前矿山开采 的时候 ,噪音 、炮声、大卡车声较大,灰尘也比较多 。现在就不一样了,空气比较新鲜,环境变好了 ,身体也健康了。” 叉河镇叉河村村民豹爱萍说道。
海南石碌铁矿国家矿山公园管理中心负责人表示,通过创新矿山生态治理模式达到三方共赢 的局面,未来 的30年 ,这片区域都会有企业来管护,不会出现治理完就荒废 的局面,生活在这里的老百姓可以长期享用这片绿水青山 的福利 。
王下乡“黎花里”。新华网发
王下乡 是昌江向“绿色转型”的典范 。王下乡位于海南霸王岭国家森林公园腹地,曾 是昌江最偏远落后 的贫困地区 ,有“海南小西藏”之称 。如今,绿水青山环抱下淳朴黎乡风情,正吸引着越来越多的游客来到王下乡打卡。
初入王下乡 ,一栋栋修饰一新的船型屋民宿映入眼帘,向外望去,眼前是绿油油的稻田,远处 是巍巍群山,看着家家户户的民房外墙上生动 的彩绘 ,仿若身处流动 的黎族文化博物馆 。
“短短几年时间里,村子从破败不堪逐渐蜕变成如今的美景 ,每天还能看到各地来的游客 ,这在以前 是想都不敢想的。”村民韩小春搬进了政府帮忙修建的新房,在家门口的民宿工作 ,每月能拿到3300元工资 。
近年来 ,王下乡依托得天独厚的生态环境资源和黎族特色文化优势,积极探索“两山”转化 的实现路径,推动全乡“拔穷根”“摘穷帽”。全乡已开设农家乐9家 、民宿8家。2020年至2022年9月,王下乡累计接待游客23万人次,直接拉动旅游收入破千万元。2022年,脱贫人口人均纯收入近2万元 ,比2016年同比增长262% 。
霸王岭深处 的王下乡吃上了旅游饭,得益于丰富 的热带雨林资源和生态环保 的理念 。“人不负青山,青山定不负人 。”良好 的生态环境是海南自贸港着力打造 的核心竞争力之一。
绿水青山 是心之所向,乡村振兴是民之所望。生态兴则文明兴 ,文明兴则促乡村兴。海南“两山”转化的实践还在路上,这条路也将 是人民通往幸福 的道路。(李笑涵 张铭琪 董鑫悦)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)