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
农村地区如何“保健康、防重症”?从这本手册看解答******
防疫热点问答|农村地区如何“保健康、防重症”?从这本手册看解答
新华社北京2月1日电题:农村地区如何“保健康、防重症”?为何要搞好村内环境卫生?——从《农村居民新冠病毒感染防治健康教育手册》看当前疫情防控重点
新华社记者李恒
农村地区仍然是当前疫情防控的重中之重。农村地区如何做到“保健康、防重症”?一直在农村生活的人是否会感染新冠病毒?为何要搞好村内环境卫生?近日发布的《农村居民新冠病毒感染防治健康教育手册》,针对上述问题进行了专业解答。
该手册由国家卫生健康委基层卫生健康司、国家卫生健康委宣传司组织编写、中国健康教育中心编著。
1.问:农村地区如何做到“保健康、防重症”?
答:我国农村地域广、人口多、人均医疗资源相对不足。为了最大程度降低新冠病毒感染带来的影响,更好保障农村居民健康,各地围绕“保健康、防重症”的目标,突出重点人群管理,做到医疗救治“关口前移”,其核心就是“早发现、早识别、早干预、早转诊”。
“早发现”主要是对65岁以上的老年人、孕产妇、儿童、残疾人等重点人群进行一对一包保联系,每周联系服务不少于2次,及时发现问题,及时处置。
“早识别”就是要加强对这些重点人群的健康监测,对可能出现的一些情况,比如有些基础病的并发症、新冠重症风险的苗头和倾向性症状出现以后,要及时识别,及时给予指导和转诊。
“早干预”就是在基层要配备必要的氧疗设备,如氧气袋、氧气瓶、制氧机,还要配备便携式血氧仪监测血氧,发现异常情况,迅速给予吸氧和相应的药物治疗,同时结合实际及时转诊。
“早转诊”就是发现了需要转诊的患者,要及时转到上级医院接受治疗。
2.问:一直在农村生活的人,会不会感染新冠病毒?
答:人群对新冠病毒普遍易感。奥密克戎变异株传播力强、传播速度快。过年、过节期间及前后,人员流动加大,返乡人员增多,也会有很多旅游者来往,加上节庆娱乐、聚餐聚会、走亲访友等人际交流活动,这些都加大了农村居民感染新冠病毒的风险。
3.问:赶集、去农贸市场或超市有哪些注意事项?
答:赶集或前往农贸市场、超市时,应全程佩戴口罩,咳嗽、打喷嚏时应避开他人且不应摘掉口罩,不随地吐痰。挑选商品或排队结账时,与他人保持1米以上社交距离。注意手卫生,尽量少接触公共设施和物品。及时洗手或使用手部消毒剂,不要用不干净的手触摸口、眼、鼻。倡导线上、线下结合的方式进行采购,鼓励线上采购、上门配送、无接触交易等便利服务。
4.问:为什么要搞好村内环境卫生?家里没有自来水怎么洗手?乡亲间如何互助?
答:村内环境卫生与健康密切相关。乱扔垃圾、乱倒污水、乱堆柴草、禽畜散养,不仅影响村容村貌,更为各种传染病的滋生和流行制造了条件,给村民的健康埋下隐患。应做好环境整治,生活垃圾分类投放,日产日清,垃圾、污水集中处理;保护好饮用水源,治理排污渠、臭水塘;家禽、家畜圈养,各家各户要做到庭院及周围环境干净整洁。
如果家里没有自来水或其他清洁流动水源,可请他人用水盆、水瓢、水壶等器具盛水,倒在手上形成流动水冲洗。
在做好个人防护的前提下主动关心关爱、探视探访邻里,为有需要的乡亲提供代买生活用品、紧急送医等力所能及的帮助,将富余的治疗药品、口罩、消毒用品等分享给急需的乡亲。
5.问:婚丧嫁娶还要简办吗?走亲访友应注意什么?
答:婚丧嫁娶尽量简办,适当控制规模,避免大操大办。疫情比较严重时,要按照当地疫情防控的规定和要求,减少聚集性活动。
尽量不要举办大规模的家庭聚集性活动,减少亲朋聚餐聚会的规模、人数,缩短聚会时间。倡导电话、网络问候。
探亲访友时要做好个人防护,要佩戴口罩,注意手卫生,保持社交距离。