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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

乘着“慢火车” 迈进幸福年******

　　【一线见闻】

　　光明日报记者 訾谦 光明日报通讯员 于海

　　又到一年春运时。神州大地上，一列列“复兴号”“和谐号”载满了踏上归途的旅客，飞驰的列车处处洋溢着节日的气息。在陕西，一列开行在秦岭山区、最低票价仅3元的6063次公益“慢火车”，也为沿线居民带来了新春的喜悦。

　　1月9日清晨，在新疆乌鲁木齐打工的李承仓经过K1538次列车30个小时的路途，终于抵达“中转站”陕西宝鸡站，在这里，他还需要倒一趟6063次“慢火车”，才能到达自己的家乡甘肃宏庆。

　　李承仓的身边放着一件半人高的拎包，还有一件用床单裹起来的行李。“这里面全是新疆特产！开心果、巴旦木，还有大枣，带回来给孙子尝尝！”

　　李承仓将要乘坐的6063次列车被誉为“秦岭最美小慢车”，已经开行了65个年头，全程350公里，沿途停靠秦岭深处的32个车站，大部分是乡村小站，车上的乘客有进城卖菜的老乡，也有上下学的孩子们，日常通勤的务工人员，可以说6063次列车就是山里的“铁路公交”。

　　以往，山里的村民们大多没有收入来源，只能在家种些蔬菜瓜果，养些鸡鸭鱼鹅。对他们来说，6063次列车就是免费货车，所有的蔬菜、水果、家禽，无论多少，都不收一分运费。如今虽然大家都富裕了，但把火车当货车的习惯却延续了下来。

　　今年58岁的向宝林是6063次“慢火车”的列车长，已在铁路部门工作40余年。据他介绍，临近春节，大家都在备年货，许多老乡刚把特产提上车，就被别的旅客直接买走了，为了方便老乡卖货，他也会把一些卖菜信息通过广播推广出去，列车俨然成了一座“小型菜市场”。

　　今年中国铁路西安局还为管内担当的七对公益性“慢火车”全部升级为空调列车，6063次“慢火车”也升级了。“升级后，车厢环境更加温暖整洁。”向宝林说。

　　“慢火车”承载的不仅是乡情，更是公益。如今的高铁时代，像6063次这样的“慢火车”在祖国的偏远地区仍有81对，日均发送旅客超6万人次。不论时代如何变化，铁路人肩上的社会责任和历史使命始终未变，这些“慢火车”将继续为飞速前行的中国社会做好基础保障，让山区人民享受到发展的红利。

　　《光明日报》（ 2023年01月12日 15版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）