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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

雅万高铁：拉近心与心的距离******

　　【奋进新时代·展品背后的故事】

　　光明日报记者 訾谦

　　“这列火车为啥看起来很特别？”在“奋进新时代”主题成就展中央综合展区外交工作单元，一款身披独特涂装的动车组模型成为人们关注的焦点。在仔细观摩完模型后，来自北京交通大学的大三学生林峰好奇地询问附近的工作人员。

“奋进新时代”主题成就展中央综合展区内展示的雅万高铁高速动车组模型。光明网记者 季春红摄/光明图片

　　“这是我国出口印度尼西亚的雅万高铁高速动车组。它融合印尼文化，采用银、红色涂装，寓意‘繁荣昌盛’，还配有由印尼国宝级动物‘科莫多龙’纹理抽象而成的红色多边形图案。所以，和咱们平常乘坐的不太一样。”现场工作人员介绍，雅万高铁高速动车组采用中国技术、中国标准、中国装备，是中国高铁首次全系统、全要素、全产业链在海外落地。

　　雅万高速铁路是连接印度尼西亚首都雅加达和第四大城市万隆之间的高速铁路，是“一带一路”倡议和“全球海洋支点”构想对接的重大标志性项目，全长142公里，设计时速为350公里。雅万高铁建成通车后，雅加达到万隆的出行时间将由之前的3个多小时缩短至40分钟。

　　“雅万高铁是东南亚首条高速铁路，在列车的设计上，我们做了许多适应性改变。”中车四方股份公司主任设计师张方涛说，为了适应沿线常年湿热和沿海多盐雾的气候条件，雅万高铁高速动车组采用了高标准防腐蚀设计。另外，雅万高铁线路坡道又长又陡，为此，工作人员专门设计了高加速模式，在这种模式下，列车的牵引力能迅速提升，爬坡能力更强，更能适应雅万高铁复杂的线路条件。

　　自2016年1月21日开工奠基以来，雅万高铁的修建始终在紧锣密鼓进行。在建设过程中，中方企业认真履行社会责任，为属地居民谋福祉，得到了当地群众的一致好评。

　　在中国中铁印尼雅万高铁4号制梁场项目驻地周边，几个村的村道年久失修，路面坑洼不平，两辆摩托车交会都困难，给村民出行带来很大不便。该项目党支部书记李金照回忆：“为了增进友谊，我们项目团队在铁路修建过程中，先后给周边3个村出资修建村路。”

　　“一条条村道修通了，我们与当地村民的心也更近了。”李金照表示，虽然大部分中企建设者都不能流畅地与当地村民直接对话，只会简单的问候，但是，他们听到最多的回应就是“China Bagus！”（中国好样的！）

　　如今，雅万高铁全线隧道、涵洞工程已全部完成，工程建设转入铺架施工阶段。与此同时，雅万高铁首批高速动车组也从青岛港运抵万隆动车所，为即将在今年年底举行的试运行做准备。

　　“按照计划，雅万高铁将于明年6月通车，目前我们的团队已经开始了最后冲刺。”李金照相信，雅万高铁建成后，不仅将成为拉近两国人民距离的新纽带，也将会助力中国高铁成为闪耀世界的国家名片。

　　《光明日报》（ 2022年10月31日 04版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）