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
【青椒谈】充分认识教育、科技、人才一体化推进的重大战略意义******
作者:郭绍均(四川大学马克思主义学院副教授、四川省中国特色社会主义理论体系研究中心特约研究员)
党的二十大报告指出:教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。这是我们党首次在党代会报告中将教育、科技、人才工作进行专题部署和系统谋划,极大深化了对教育、科技、人才一体化推进的重大理论和实践问题的规律性认识,为新时代新征程坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动,加快建设教育强国、科技强国、人才强国指明了奋斗方向、提供了行动纲领。教育、科技、人才是深度关联、互为依存、相互作用的有机整体,教育、科技、人才一体化推进,是百年大党波澜壮阔的奋斗历程特别是新时代治国理政伟大实践的深刻经验总结,也是实现党和国家事业兴旺发达、长治久安的深远考量和战略部署。
一、教育、科技、人才一体化推进,是关乎国家和民族长远发展的重大战略擘画
全党全国各族人民正在为全面建设社会主义现代化国家、实现中华民族伟大复兴的中国梦而团结奋斗,我们比以往任何时候都更加需要符合中国国情和发展需要的教育、更加离不开强大的科技创新力量、更加渴求卓越人才。教育强国、科技强国、人才强国,是不断推进和拓展中国式现代化、全面建成社会主义现代化强国的应有之义。无论是加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、海洋强国、贸易强国、文化强国、体育强国、农业强国等,还是扎实推进美丽中国、法治中国、平安中国、健康中国、数字中国等,都离不开教育强国、科技强国、人才强国的坚实支撑。
改革开放以来特别是党的十八大以来的实践证明,建设社会主义现代化国家、推进中华民族伟大复兴,基础在教育、关键是科技、归根结底靠人才。全面建设社会主义现代化国家已经进入开局起步的关键时期,中华民族伟大复兴已经进入不可逆转的历史进程,这为教育、科技、人才事业发展提供了历史性机遇、奠定了坚实基础、创造了有利条件。新时代新征程摁下了全面推进中华民族伟大复兴的“快捷键”,但民族复兴绝不是轻轻松松就能实现的,我们必须准备付出更为艰巨、更为艰苦的努力。时代越是向前,教育、科技、人才的重要性就愈发凸显,教育、科技、人才一体化推进的地位和作用就愈发显要。
二、教育、科技、人才一体化推进,是在国际竞争中占据先机和优势的必然要求
大国发展史表明,教育孕育未来,科技彰显实力,人才是战略资源,三者的协同配合对提升综合国力至关重要。没有一流的教育,就不可能有一流的科技实力和源源不断的高素质人才大军;没有科技领先,就不可能实现教育事业和人才培养的领先;没有人才优势,就不可能发挥出教育和科技的应有作用。当前,世界之变、时代之变、历史之变正以前所未有的方式展开,新一轮科技革命和产业变革迅猛发展,围绕科技制高点和高端人才的战略博弈空前激烈,教育领域的赛道和赛跑呈现出新的发展态势和特征。世界主要国家都在寻找塑造竞争优势的突破口,力争抢占未来发展的先机。当今世界综合国力竞争不是单项竞争,教育、科技、人才都是衡量一个国家综合国力的重要指标,大力推动教育发展、科技创新、人才培养无不是各国增强综合国力和提升国际竞争力的“关键密码”“制胜法宝”。
面对国内外环境的深刻复杂变化,我们必须以更高远的历史站位、更宽广的国际视野、更深邃的战略眼光,提高对教育的基础性、先导性、全局性地位和作用的认识,对科技竞争犹如“逆水行舟,不进则退”的认识,对人才竞争在综合国力竞争中决定性作用的认识。在新的历史起点上,我们必须向着更高水平、更高目标,以更大的力度、更实的举措,确保教育、科技、人才一体化推进,使我国拥有教育发展优势、科技比较优势、人才竞争优势,从教育、科技、人才的大国迈向教育、科技、人才的强国,以进一步在国际竞争中赢得优势、赢得主动、赢得未来。
三、教育、科技、人才一体化推进,是推动我国经济社会高质量发展的大势所趋
我国是世界上最大的发展中国家,发展是解决我国所有问题的关键、党执政兴国的第一要务,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。从全球范围和我国实际看,教育、科技、人才同经济社会发展加速渗透融合,越来越成为推动经济社会发展的主要力量。教育、科技、人才一体化推进,是推动经济社会高质量发展的迫切要求和强大驱动,充分体现了我们党对教育规律、科技发展规律、人才成长规律,对教育、科技、人才工作内在规律,对经济社会发展规律的高度遵循、深刻认识和巧妙运用。
教育是国之大计、党之大计,决定着科技创新的高度和人才培养的质量。必须始终把教育摆在优先发展的战略位置,把教育作为推动高质量发展的重要先手棋,不断使教育同党和国家事业发展要求相适应、同人民群众期待相契合、同我国综合国力和国际地位相匹配。经济社会发展将更多依靠科技进步,抓住了科技创新就抓住了牵动我国发展全局的牛鼻子。必须坚持走中国特色自主创新道路,坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,加快实现高水平科技自立自强,打通从科技强到产业强、经济强、国家强的通道。人才越来越成为推动经济社会发展的战略性资源。必须全方位支持人才、帮助人才,千方百计造就人才、成就人才,择天下英才而用之,加快建设世界重要人才中心和创新高地,加快形成有利于人才成长的培养机制、有利于人尽其才的使用机制、有利于人才各展其能的激励机制、有利于人才脱颖而出的竞争机制,为推动经济社会高质量发展培育和凝聚各类优秀人才。
立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展,必须从全局性、战略性、前瞻性的高度认识教育、科技、人才一体化推进的重大作用和基本特点,把科技作为推动发展的第一生产力、人才作为支撑发展的第一资源、创新作为引领发展的第一动力,并使之更好结合起来,着力形成有利于经济社会高质量发展的坚实基础、不竭动力、智力支持。这要求继续坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动,确保科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略的持续性联动和高度协同,努力实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全的发展,开创经济社会发展新局面。
【本文系国家社会科学基金青年项目“习近平新时代国家治理思想的内容体系、理论创新与当代价值研究”(项目批准号18CKS025)阶段性成果】
(文图:赵筱尘 巫邓炎)