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
四川:拉齐读书“起跑线” 民族地区教育“结硕果”******
中新网成都1月5日电 (贺劭清 何芦恒 唐启浩)“拉大锯、拉大锯,外婆家里唱大戏。”寒冬时节,刚走进四川省凉山州昭觉县三岔河镇幼儿园,便听闻阵阵儿歌。三岔河镇幼儿园教师陈婷婷介绍,幼儿园正通过双语教学让孩子们更好了解、掌握普通话,而对于低龄小朋友而言,儿歌是他们最容易接受的方式之一。
拉齐民族地区读书“起跑线”,从化解困扰民族教育的“听不懂”难题开始。党的十八大以来,四川省实施民族团结进步示范工程,持续铸牢中华民族共同体意识,把全面加强国家通用语言文字教育作为做好民族工作的长远之策、固本之举,有力促进民族地区教育发展。
正在上课的学生。 唐启浩 摄陈婷婷介绍,幼儿园的小朋友入园之初,老师们会对每位小朋友的语言情况进行摸底,“一人一策”开展教育。如果遇到普通话基础薄弱的学生,老师除了逐字逐句的帮其翻译,还会用图片、音频帮学生加深印象。“小朋友学好普通话后,回家能带动父母掌握普通话,更好和各族村民沟通,让他们的关系更加融洽。”
“我20年前当老师的时候,每逢春秋季开学,所有老师都会去学生家,动员家长让学生读书,而现在是家长想方设法让学生读更好的学校。”谈及民族团结进步示范工程为民族地区教育带来的变化,昭觉县教科体局副局长郑杰这样说。
中央民族工作会议指出,要推广普及国家通用语言文字,科学保护各民族语言文字,尊重和保障少数民族语言文字学习和使用。让民族地区孩子在学前学会普通话、“突破语言关”,是四川铸牢中华民族共同体意识、拉齐民族地区读书“起跑线”的重要途径之一。
近年来,四川在全省民族地区52个县(市区)依托“一村一幼”计划持续推进“学前学会普通话”行动,3934个幼教点17万余名儿童接受国家通用语言训练。与此同时,四川还以34所中小学为示范引领,广泛开展铸牢中华民族共同体意识主题教育实践活动。
位于四川省绵阳市北川羌族自治县的永昌小学,便是四川首批中小学铸牢中华民族共同体意识教育实践活动试点学校。永昌小学教育集团副校长倪会介绍,随着“中华民族一家亲,同心共筑中国梦”等系列主题教育实践活动举行,推进“互联网+民族团结”行动的开展,以及学校的校园环境、办学条件更加现代化,如今学校民族氛围变得更加的和谐。
永昌小学五年级六班学生赵语辰在主题教育实践活动中担当了“小小红色讲解员”。“我想让更多的人了解中国革命的历史,感受中华民族的伟大。”赵语辰说,为了讲好“中华民族一家亲,同心共筑中国梦”的故事,她会从图书、课堂、生活中尽可能多地搜集红色素材,还会经常阅读红色党史故事。“要反复琢磨讲解词,理解其中的含义,才能讲出真情实感。”
正在上课的学生。 唐启浩 摄为民族地区学生夯实全面发展的基石,推动青少年文化学习和体育锻炼协调发展,四川省民族宗教事务委员会创新实施“同运动·一家亲”项目,在民族地区教育领域,尤其是各类学校,优选推广普及程度高、群众基础好的体育运动项目,搭建各族学生交往交流交融的平台,有效推动民族团结进步创建工作大众化、人文化,大力营造中华民族一家亲的社会氛围。
建于1962年的广元树人中学是一所有汉族、藏族、彝族、回族、羌族等多民族成分的学校。学校创新“巴蜀教师进高原”“共享课堂进学校”“联合教研进课堂”品牌教学模式,促进各民族师生跨区域团结互助、共同进步。
“我是朝鲜族,来到广元市树人中学,受到老师亲人般的关爱和各民族同学无微不至的关心,温暖伴着我快乐学习,健康成长。”广元树人中学高2021级4班学生金洋明说。
近年来,四川抓住教育这一关键领域和学生这一关键群体,推进铸牢中华民族共同体意识与学校党的建设、意识形态工作、思政教育、校园文化建设、日常管理、队伍建设、教育教学深度融合,建成131个省级以上民族团结进步示范学校。
未来,四川将深入学习贯彻党的二十大精神,以铸牢中华民族共同体意识为主线,以民族团结进步创建工作为重要抓手,持续推动民族地区教育高质量发展,为构筑中华民族共有精神家园夯实根基。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |