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
综述:2023,台湾民众须“优先保饭碗”的一年******
中新社北京1月9日电 (记者 刘舒凌)新年伊始,台湾财经界弥漫一股“低气压”。不少中小企业已冻结人力招聘,失业率恶化或于农历春节后进一步显现,“不要轻易辞职”“不要贸然理财”是民众时常听到的忠告。
也就是说,2023是应当“优先保饭碗”的一年。
过去的三年,台湾经济在新冠疫情影响下仍保持增长。台当局“主计总处”数据显示,2020年、2021年GDP增速分别为3.36%、6.57%,据最近一次预测,2022年增速为3.06%。多数观点认为,作为国际市场上少数能维持正常生产供货的地区,外贸活络尤其庞大的电子消费品需求拉抬了台湾近三年的总体经济表现,一扫多年“保二”(确保增长率不低于2%)的疲态。
只是,2022年第四季以来,受通胀压力笼罩、全球主要央行持续紧缩等因素夹击,国际需求降温,令该季商品出口预计较2021年同期减少3.89%,台湾经济情势正急转直下。
台湾一般被称作出口导向型经济体,出口占整体GDP比重达六成以上。期望新的一年以潜力较有限的内需增长抵挡出口衰退、支撑整体经济,显然难度太大。况且,台湾“中央大学”台湾经济发展研究中心执行的台湾消费者信心指数(CCI)调查显示,去年12月份,该指数已连续第4个月下滑(降至59.12),为2009年10月以来新低。
该中心执行长吴大任对外表示,台湾出口正在衰退,相关制造业企业经营压力大,裁员已经开始;春节后订单若未回温,失业率有可能出现恶化。台湾当局“发展委员会”去年12月27日发布的11月景气灯号,也从“景气趋弱”的黄蓝灯转为“景气低迷”的蓝灯,综合分数为2009年5月以来新低。
目前看,对于国际经济情势调整的冲击力度与持续时间,台当局及民间企业显然估计不足。高科技产业如半导体行业去年年中进入下行周期,库存周转天数保持在高位,芯片价格下滑,“龙头”台积电也未能幸免、今年第一季营收将季减15%,行业库存调整或持续至今年下半年。传统制造业方面,拥有“捷安特”品牌的全球自行车“龙头”台湾巨大集团库存“爆仓”,去年12月中旬一纸展延支付供应商货款的公告震动市场,让公众注意到“绩优生”面对市场快速紧缩的窘况。
尤其引发焦虑的是,台产业结构多为垂直分工,供应链中的厂商彼此交易非常频繁,如有一两家爆发严重财务危机,会在其他厂商之中产生连锁反应,有可能转成系统性金融问题。
景气循环何时见底,会否“先蹲后跳”,于2023年下半年迎来春暖花开?这是当前台湾财经界讨论最多的问题,官方亦不得不出面稳定市场信心。台当局财政主管部门代理负责人阮清华去年12月26日在台立法机构答询时已表达,台官方金融安定基金(该基金管委会为维持金融市场稳定的专责机构)进场时间“不排除两年”,主因是经济情势比2009年(金融海啸)时更严重,可能持续时间更长,不确定因素较多。
近来,岛内经济专家、学者在官方、民间各种研讨场合里,关注点集中于近159万家企业及920万劳工(占全台湾就业80.4%)在当前低成长高成本环境下的困境。最新数据显示,去年11月全台外销接单衰退逾23%、第四季度为全年最低点。
多位专家呼吁,台湾仍有举债空间,当局应优先将财政预算投向中小企业及从业员工等弱势群体,提供一些补助,纾解财务、利息方面负担。衰退危险当前,救经济“急如星火”,台当局如何应对值得观察。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)