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
以更加昂扬姿态 在新征程展现新作为******
【奋进新征程 建功新时代·深入学习贯彻党的二十大精神·兰州大学】
以更加昂扬姿态 在新征程展现新作为
——兰州大学深入学习贯彻党的二十大精神
光明日报记者 宋喜群 王冰雅 光明日报通讯员 王耀辉
“我在现场聆听习近平总书记字字铿锵有力、句句掷地有声的报告,心潮澎湃、干劲满满。”在兰州大学天山堂C302报告厅,党的二十大代表、兰州大学党委书记马小洁以线上线下相结合的方式,为近2000名学生党员、入党积极分子宣讲党的二十大精神。
“要把远大理想和当前目标结合起来,每个阶段都要有一种争一流的意识,‘跳起来摘桃子’,追求卓越。”在互动环节,现场气氛热烈,马小洁对学生们提出的问题一一悉心解答。
党的二十大召开以来,兰州大学创新方法载体、广泛深入宣讲,全校师生研读报告、分享体会,迅速掀起深入学习宣传贯彻党的二十大精神的热潮。全校干部师生表示,将坚定信心,埋头苦干,以更加昂扬的姿态在新征程上展现新作为。
党的二十大代表,兰州大学党委书记、学习宣传贯彻党的二十大精神宣讲团团长马小洁为同学们宣讲党的二十大精神。兰州大学供图
学思践悟凝聚奋进共识
10月16日,中国共产党第二十次全国代表大会隆重开幕。兰州大学广大师生以线上与线下、集中与分散相结合的方式,认真收看、热烈讨论。
2022年,依托兰州大学建设的草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室进入首批20家试点全国重点实验室。“新时代这十年,我们从脱贫攻坚、科技发展等方面深刻感受到祖国的伟大变革。”实验室主任贺金生教授表示:“站在新起点,我们会继续在草种业‘卡脖子’问题上攻坚克难,向草原要蛋白,树立‘大食物观’,以实际行动为全方位夯实粮食安全根基贡献力量。”
党的二十大胜利召开后,兰州大学领导班子以上率下示范学习、各级党组织全面统筹推进学习、青年学生创新方式载体学习,形式丰富多彩,实效持续提升。学校第一时间召开党委理论学习中心组集中学习(扩大)会议、党委常委会议学习传达党的二十大精神。各学院各部门各支部各战线通过“三会一课”、主题党日、支部共建、集中研讨等多种形式,学思践悟党的二十大精神。
“要深刻理解坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动的要求,弘扬兰大文化、发挥特色优势,提高人才自主培养质量,以国家需求为导向推进有组织的科研,努力在‘高原’之上筑造‘高峰’,自信自强、守正创新,加快建设中国特色、世界一流大学。”党委常委会上,校领导班子成员结合工作畅谈学习党的二十大精神心得体会。
纪检监察机构在学习中深刻把握“全面从严治党永远在路上,党的自我革命永远在路上”的重大判断;历史文化学院西北少数民族研究中心师生在学习党的二十大报告中把握专业学术研究新方向……
党的二十大开幕不久,兰州大学便设立“研究阐释党的二十大精神”专项课题,组织优势研究力量对党的二十大精神进行理论性、学理性、对策性研究和阐释。校内专家学者也纷纷发声,围绕深刻领悟中国式现代化的理论意蕴、县域经济发展助推乡村振兴、绿色发展等主题不断产出理论阐释文章,挖掘党的二十大报告所蕴含的精神宝藏和智慧力量。让思想在学深悟透中统一,力量在真学真信中凝聚。
走深走实筑牢信仰之基
11月8日下午,学习贯彻党的二十大精神中央宣讲团成员、国务院发展研究中心副主任、党组成员张来明与兰大师生进行座谈交流,为大家答疑解惑。
2022级硕士研究生林令辉今年刚结束在陇南两当的支教工作,从乡镇到大学课堂,他始终在思考青年的责任到底是什么。座谈交流中,林令辉表示从党的二十大报告对青年的殷切期望中找到了答案:“让青春在全面建设社会主义现代化国家的火热实践中绽放绚丽之花。”
青年强,则国家强。一个个引发共鸣的话题和一次次真切耐心的解答,加深了兰大青年对党的二十大精神的理解和把握,引导着青年学子不断筑牢信仰之基、补足精神之钙、把稳思想之舵,进一步坚定了为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴贡献青春力量的信心。
“我非常激动和骄傲。当选党的二十大代表,是使命、是责任,这是我人生最重要的时刻。”在兰州大学“党代表与青年面对面”首场报告会上,甘肃蓝天救援队理事长、队长於若飞应邀与青年学子分享参会心得,讲述奋斗故事。
在听了党代表的讲述后,管理学院2020级本科生、兰州大学“青马”宣讲团团长周贺馨说:“我们也要深入基层,用青年的视角讲好党的二十大精神,引导广大青年接续奋斗。”
为推动党的二十大精神走深、走实、走心,学校组建了校内宣讲团,党委书记、校长带头深入师生宣讲党的二十大精神。同时,第七届西部高校马克思主义论坛暨学习宣传贯彻党的二十大精神理论研讨会等活动也陆续开展。
理论宣讲入脑入心、专题研讨见行见效,多样化方式提升学习成效,引导广大教师做新时代“好老师”和“大先生”,积极投身国家重大战略;引导青年学生立志做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年。
深入学习党的二十大精神后,第三届全国大学生化学实验创新设计大赛总决赛特等奖获得者、第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国赛高教主赛道金奖获得者,萃英学院2019级马科星同学说,我们要紧跟党的步伐,听党指挥,一步一个脚印,认真且努力塑造更好的自己,成长为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。
奋楫笃行勇担强国使命
近日,兰州大学迎来令师生振奋的好消息:唐瑜教授牵头申请的国家自然科学基金创新研究群体项目“稀土功能材料”获批。“我们将持续深入学习领会党的二十大精神,坚持‘四个面向’,增强自主创新能力,明晰丰富内涵与拓展外延的工作思路,开展有组织的科研,为加快建设教育强国、科技强国、人才强国贡献力量。”团队学术骨干、优秀青年科学基金获得者席聘贤教授说。
作为国家战略科技力量的重要组成部分,兰州大学牢牢把握党的二十大报告对于教育、科技、人才工作的战略部署,勇担强国使命。
新冠肺炎疫情发生以来,兰州大学疫情预测团队将统计——动力气候预测的先进技术与流行病模型相结合,对全球新冠疫情开展了多时空尺度预测。团队负责人黄建平院士在聆听了党的二十大报告后表示备受鼓舞:“我们将发扬学科优势,做细做精预测预警,为探索出更适合经济发展、最大程度减少疫情对人民群众生活影响的防控措施贡献更多的力量。”
研究成果成功应用于探月工程嫦娥三号、四号、五号任务……在新时代十年中,兰州大学核科学与技术学院服务国家重大战略,持续为科技自立自强贡献硬核力量。
在结合党的二十大报告和学校核学科发展做专题分享交流时,长期从事放射化学与核环境、核燃料循环、核技术应用相关研究的吴王锁教授勉励师生:“我国是核大国,甘肃是我国先进核能与核技术发展的重要战略基地。作为核科教工作者,要积聚力量进行原创性引领性科技攻关,谋划推进大科学平台建设,产出重大成果。”
在专业课堂上,在课题组会中,奋楫笃行的兰大人正以永不懈怠的精神状态和一往无前的奋斗姿态推动党的二十大精神在实际工作中落地生根、开花结果。
“要坚决扛起中国式现代化事业赋予高等教育的时代责任,以高质量人才培养、高水平科学研究、高效能社会服务,为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴贡献智慧力量。”兰州大学校长严纯华说。
《光明日报》( 2022年12月20日 05版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)