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
稳定增长的关键一招,中国要做好这件事!******
文/陈溯
随着疫情防控政策优化,我国经济已迈入复苏轨道。面对国际环境的风高浪急和国内转型的挑战重重,如何推进中国经济加快复苏成为当下我国社会经济发展的重要课题。6日,在第十九届中国改革论坛上,多位专家聚焦改革开放展开深度讨论,以改革开放为钥,试图找到中国经济复苏、稳增长的有效方案。
改革开放需提速
“近两年来,受疫情影响,中国国内经济增长持续减弱,同时,经济发展的外部环境复杂性、不确定性上升。”中国体改研究会会长彭森表示,面对这些风险和挑战,必须保持战略定力,坚定做好自己的事,必须向改革要动力,坚持市场化改革,持续推进更高水平的对外开放。“改革开放是决定中国当代命运的关键一招,也是推动中国经济加快复苏、稳定增长的关键一招。”
除了当下的风险挑战呼唤中国改革开放加快推进,中国进入全面建设社会主义现代化国家、高质量发展的新阶段也要求中国改革开放实现新拓展。
全国政协社会与法制委员会副主任张季表示,当前,中国社会的主要矛盾已经转变为民众日益增长的对美好生活的需求和不平衡不充分发展之间的矛盾,这就要求从关注经济规模和经济增长的过程转向关注增长的品质和增长的效率,全面建设社会主义现代化国家,必须加快转变发展方式,更多依靠创新驱动,推动质量变革、效率变革、动力变革。
如何纵深推进改革开放?
中共二十大明确提出,要坚持社会主义市场经济改革方向,坚持高水平对外开放,构建高水平社会主义市场经济体制。为中国未来的改革开放道路指明了方向。对于如何促进改革开放纵深发展,与会专家从市场化改革、高水平开放、高质量发展等方面提出政策建议。
1.市场化改革
“中国距离建成一个成熟、高水平的社会主义市场经济体制还有差距,重点领域还有不少硬骨头要啃,比如,市场体系仍不够完善,市场在资源配置中还难以发挥决定性作用,政府对微观经济活动干预仍然过多,一些行政垄断、市场壁垒、地区分割等现象严重影响了全国市场的统一,破坏了正常的市场竞争机制,民营经济平等竞争的地位尚未真正建立起来。”彭森表示,当前应重点推进市场化改革,加快完成从计划经济向市场经济的彻底转变,加快建成比较成熟、完善、高水平的社会主义市场经济体制。
对于如何推进市场化改革,全国政协经济委员会副主任宁吉喆建议,要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,必须确定企业在市场中的主体地位,毫不动摇巩固和发展公有制经济,毫不动摇鼓励支持引导非公有制经济发展。要建立高标准市场体系,不仅是统一开放、竞争有序的市场体系,也是要素市场化改革深化、全国统一大市场畅通的市场体系。要深化要素市场化改革,完善产权保护、市场准入、公平竞争、社会信用等市场经济基础制度,优化营商环境。
中国国际经济交流中心副理事长王一鸣表示,当前,推进全国统一大市场建设要坚持问题导向、回应市场关切、大力提振市场信心,特别是提振企业和企业家信心,让国企敢干、民企敢闯,而最紧迫的还是要调动民营企业和企业家积极性。
2.高水平开放
中国经济体制改革研究会副会长、中国(海南)改革发展研究院院长迟福林表示,从未来的趋势看,以高水平开放推动制度型变革,以开放形成改革的强大动力,应当是全面深化改革的重要务实选择。
对于如何推动高水平开放,宁吉喆表示,要稳步扩大制度型开放,加强规则、规制、管理、标准等主动对接国际高标准市场规则体系。要进一步健全外商投资准入前国民待遇加负面清单管理制度,依法保护外商投资权益,对内资也要营造市场化、法治化、国际化的一流营商环境。积极参与全球治理体系改革和建设,坚持经济全球化的正确方向,坚持贸易和投资自由化便利化,深化双边多边和区域合作,维护多元稳定的国际经济格局和经贸关系,促进国际宏观经济政策协调,推动建设开放型世界经济。同时推动共建“一带一路”高质量发展。
3.以高质量发展为抓手
高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,与会专家认为,以高质量发展驱动社会主义现代化建设也是深化改革开放的重要抓手,大力推动创新、协调、绿色、开放、共享的发展。
中国气候变化事务特使解振华表示,碳达峰、碳中和是推进各领域转型创新的重要机遇,中国产业应该抓住这一机遇,把“双碳”作为促进传统业务转型、降低经营成本、扩大投资收益、优化生产经营布局、重塑价值链的机遇和抓手,主动采取建立绿色供应链,研发新技术新模式新业态,投资新领域,提高能源资源的利用效率,降低生产经营碳足迹的行动,从而实现高质量发展。
张季表示,实现高质量发展,要加快构建发展的新格局,尤其要注重科技创新,实施创新驱动发展战略,打好关键核心技术攻坚战,做实做优做强实体经济。同时,要实现发展的均衡性,实现区域协调发展战略,还需要实现社会公平性,把增进民生福祉作为发展的根本目的。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)