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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

北京师范大学第七届“青春国学”论坛暨“中华优秀传统文化与中华传统美德养成”论坛成功举办******

　　2023年1月6日至7日，北京师范大学第七届“青春国学”论坛暨“中华优秀传统文化与中华传统美德养成”论坛以线上直播形式举办。本次论坛由北京师范大学主办，北京师范大学文学院、北京师范大学国家中小学（含中职）语文教材建设重点研究基地、国家语言文字推广基地、基础教育发展管理部、北京师范大学青春国学联盟校共同承办。北京师范大学副校长康震，北京师范大学文学院院长王立军，冯燊均国学基金会主席、大成国学基金捐款人鲍俊萍，大成国学基金代表凌友诗出席开幕式并致辞。全国基础教育工作者在多个平台参与本次论坛，线上观看超过两万人次。

　　北京师范大学副校长康震致贺词。他指出，本次论坛的举办旨在为基础教育事业输送优质师资，培养“四有好老师”。论坛主题突显了北师大对如何实现中国传统文化在当代的创造性转化与创新性发展的关切与思考，力图将中华优秀传统文化中的教育资源与中小学教育实践相结合，发扬北师大光荣的教育传统，响应习近平总书记回信精神；之后，北京师范大学文学院院长王立军介绍了本次论坛的四个板块及各自内容，并感谢与会嘉宾的鼎力支持。

　　据了解，本次论坛面向全国基础教育界语文、道德与法治教研员，中小学校长，教学、德育负责人及一线教师，围绕“中华优秀传统文化与中华传统美德养成”主题，开展专家主题报告、名校校长论坛、古典诗词联吟展演、教学研讨课等活动，旨在沟通大、中、小学校，联结专家、校长、教师、学生探索中华优秀传统文化教育的学科、学术话语体系，促进中华优秀传统文化与学校教育有机融合。

　　活动中，冯燊均国学基金会主席鲍俊萍、大成国学基金代表凌友诗、北京大学历史学系教授赵冬梅、北京师范大学文学院教授李小龙、深圳市宝安区西乡小学党支部书记李赠华、北京市八一学校常务副校长王华蓓、郑州市第四高级中学副校长刘继勋等嘉宾都进行了发言或针对各自领域作主题演讲。

　　“青春国学”论坛暨“中华优秀传统文化与中华传统美德养成”论坛是北京师范大学发挥在基础教育领域引领示范作用的品牌活动，旨在响应时代号召，深入挖掘中华优秀传统文化蕴含的思想观念、人文精神、道德规范，结合时代要求继承创新，与广大教育界同仁携手并进，共同探索优秀传统文化教育理论发展与教育实践，为中华优秀传统文化的创造性转化与创新性发展、中华文化的自信自强与社会主义文化新辉煌贡献自己的力量。（樊俐俐）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）