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
数字赋能 功能拓展——南浔持续提升城乡寄递服务******
深入推进快递业进村,构建城乡贯通、内外融合的现代快递物流网,对促进乡村振兴、推动共同富裕意义重大。湖州市南浔区以数字化改革为抓手,拓展融合多种服务功能,扎实推进城乡寄递公共服务均等化改革,城乡寄递服务水平和能效获得持续提升。2021年、2022年,该区连续两年承办全省邮政快递业“两进一出”工作推进会;2022年5月,作为全省城乡寄递公共服务均等化唯一试点承办现场会;南浔邮政管理局荣获2021年度全省邮政管理系统突出贡献集体奖。
“当前快递作为‘新开门七件事’之一,越来越成为城乡居民必不可少的生活方式。近几年,我区快递收派量平均以每年40%速度增长,但农村快递服务质效远不如城镇,广大农村仍然是快递发展的薄弱区,推动城乡寄递公共服务均等化改革,通过一系列举措为农村居民打造舒适便捷的寄递服务,是现实趋势更是民生实事。”南浔邮政管理局主要负责人说。
数字化改革背景下,数字赋能成了南浔推进城乡寄递公共服务均等化改革最为显著的特点。该区以农村快递100%通达为目标,深植“管服融合”理念,开发“村易递在线”应用,联合国家邮政局发展研究中心合作开发“村邮助手”APP,运用数字技术、优化寄递流程、构建指数模型,打造“快件追踪”“通达地图”“企业画像”“协同智管”四大应用场景,推动农村寄递“管”出效率、“服”出便利,覆盖全区144个行政村(城镇规划区外)177个点位、10个快递62个网点,在全省率先实现所有快递品牌100%进村。
在优化体系上,南浔着力探索农村寄递服务新路径。目前,南浔正在加快建设一个区级邮政快递共配中心、七个镇街快递园区、N个村级快递便民服务点(共富驿站),形成“1+7+N”的区、镇、村三级寄递物流体系。在全省首创镇街快递网点园区化管理模式,推进乡镇末端网点标准化建设,可有效破解快递网点安全隐患多、监管难等痛点。
寄递服务如何助力共同富裕?南浔也在作出有效探索。在村级快递便民服务点全覆盖基础上,南浔以快递进村为链接,发挥快递引流作用,在农房集聚区、未来乡村等人流较大的区域大幅推广建设共富驿站。共富驿站实行专人管理,进驻金融、通信、商超、团购、招工等业务,充分发挥快递、银行、通信等多方优势,打造以寄递服务为基础、综合服务全拓展的农村集成服务新样板,实现群众就近办事“最多跑一次”。全区建成以双林镇七星桥村、练市镇荃步村等为代表的共富驿站28个。
改革出效率。目前,南浔快递企业派件时间平均缩短0.5天/件,跨部门协同处理案件平均时间由3天缩短为1天。农产品年均出村量20万余件,其中“快递+红美人”成为全区首个业务量超10万件的寄递服务农产品项目,“快递+淡水鱼苗”年业务量超3万件。快递园区、共富驿站纳入强村公司建设管理,快递营业网点租金成为村集体经济收入的重要来源。同时,快递园区、共富驿站的建设,带来一定的人流和物流,带动周边消费和服务,提供了卫生保洁、门卫、分拣等多个岗位,解决了村民就业,加上共富驿站带动农产品出村进城,实现助力1000余农户户均增收5000元以上。(达才金)