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
二十大代表风采丨柯晓宾:坚守高铁安全一线 诠释大国工匠精神******
中新网北京10月13日电 题:柯晓宾:坚守高铁安全一线诠释大国工匠精神
中新网记者 刘育英
扯断一根头发的力度大约在1800毫牛,手工调整片弹簧结构的触片仅为这个力道的十分之一。“只有上帝亲吻过的手才能将力道控制得如此精准。”中国通号西安工业集团沈信公司电器中心调整三班班长柯晓宾就长了这样一双手。
柯晓宾所从事的工作,是对继电器的接点进行调整。“高铁有三大技术系统:控、车、路。继电器作为列车运行控制系统的‘神经元’,大到车站的控制中心,小到一个信号灯,每一个电路的切换都离不开它”,柯晓宾向中新网记者介绍。
继电器手工调整工作在全世界都是难题,人工调整精确度是机器调整所不能及的,国外的公司也都是通过人工调整精确度。调整接点间距的误差需要控制在0.05~0.1毫米之间,调整触片的力度要控制在200毫牛左右,稍有瑕疵就会直接影响电气特性和性能指标导致前功尽弃。
柯晓宾所在的中国通号西安工业集团沈信公司是一家“隐形冠军”企业,也是中国最大的铁路信号继电器生产基地。公司年产量近60万台,国内市场占有率达70%以上,广泛应用于国内外铁路和城市轨道交通领域。
“对继电器的调整工作,难点之一是对力度的掌握;其次是需要左右双手同时进行调整”,柯晓宾介绍,为确保接点片一次就能调整到位达到规定指标范围,一个动作有时候就要练几十遍甚至上百遍。
为了能使双手调试力度相当,柯晓宾专门买了握力器,反复练习手腕力度,仅用半年多的时间,她就已经能够独立承担调整继电器任务,完全胜任岗位。2010年至今,她先后获得“中央企业青年岗位能手”“中央企业技术能手”“全国技术能手”等荣誉称号,逐步成长为调整线上“大师级”的人物。
2003年,20岁的柯晓宾从铁路机械学校毕业后,进入中国通号西安工业集团沈信公司工作。2010年,柯晓宾参加当年的全国职业技能大赛,学习了关于继电器的理论知识。在此之前,柯晓宾在手法上、技能上已经积累了非常多的经验,而理论学习,让她明白了许多实践操作背后的原理。
通过多次比赛,柯晓宾逐步成长,并获得“全国技术能手”称号,职业道路也变得开阔。从“是什么”到“为什么”,理论与实践的融会贯通,产生了化学反应,这份工作变得有意思起来。
前两年,公司有一款继电器的新产品问世,相对于老产品,安全性、可靠性、使用寿命都得到了很大的提高,但是该继电器的一个项点返修率非常高。柯晓宾带领QC小组成员开展课题攻关,通过不断的试验和调试,解决了该继电器在调整序的瓶颈问题,显著降低了返修比率。
“这件事给我的触动非常大,通过我们调整序职工的努力,竟然可以解决继电器设计生产方面这么大的难题。”2017年柯晓宾创新工作室成立以来,柯晓宾带领团队攻克生产难题29项。
柯晓宾所在的调整序,是一个工匠精神薪火相传的“明星”工序。2012年,柯晓宾的师父崔宝华当选党的十八大代表。2017年,柯晓宾当选党的十九大代表。2018年,柯晓宾的徒弟牛菲菲当选为共青团十八大代表。
2022年,柯晓宾又成为党的二十大代表。谈到履职的体会,柯晓宾表示,随着时间的推移,愈发感觉首先要把自己的本职工作做好,练好过硬本领,担实岗位责任,严格要求自己,在工作中发挥模范标杆作用;其次,遇到任何困难、挑战,要能够站出来迎接挑战,关键时刻冲锋在前,克服困难,解决问题。(完)