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
熬夜看个球 怎么还得了“世界杯综合征”?******
近日,广东梅州的一家医院专门开设的“世界杯综合征”门诊火了。前两天,阿根廷小组赛首战失利,1比2不敌沙特阿拉伯,这让很多球迷情绪激动,甚至胸闷气短。门诊专门为球迷开通了绿色通道,多学科联合会诊。据介绍,这些主治医师们均为医院足球队成员,更能共情球迷们的情绪。
1 世界杯综合征是什么?
“世界杯综合征”是个统称,指的是世界杯期间,由于时差关系,不少球迷为了看直播选择熬夜观看,几天下来,身体吃不消出现胸闷气短、睡眠障碍、肠胃不适等与看球相关的疾病,熬夜和情绪激动是主要原因。具体包括以下几个方面:
心血管疾病。看球时情绪波动过大,改变作息时间不断熬夜是主要诱因。如果出现头疼、头晕、恶心、胸痛等症状时,不要掉以轻心,及时测量是否有高血压。如果出现胸痛,一定要尽快就医。
胃肠道疾病,具体表现为胃疼、呕吐、腹泻等。很多球迷一边看球一边吃东西或饮酒,因此给肠胃造成了沉重的负担,容易诱发胃肠炎、胆囊炎等疾病。如果饮食不洁或者生冷还会引发胃肠道感染、腹泻等。
呼吸道疾病。看球时容易激动,加上饮酒后身体容易发热,这时候脱衣服容易受凉,再加上疲劳过度,免疫力下降,容易感冒。
脑血管疾病。这种疾病主要发生在年龄偏大的球迷,作息时间改变和情绪波动,容易诱发脑血管疾病。
2 看个球怎么就生病了?
不少网友表示不理解,看个球而已,至于熬大夜吗?
首先客观上来说,由于时差的关系,确实需要熬夜才能看直播。2022年世界杯小组赛阶段共有12个比赛日,每日四场比赛,分别在当地时间13时、16时、19时和22时(北京时间18时、21时、次日0时和次日3时)开球。所以对于一些球迷来说,熬夜是不可避免的事情。
又有网友说了,那看重播不就行了吗?但是对大部分球迷来说,只有看直播才能体会到看球的乐趣:直播时的参与感、一起见证历史的兴奋感、仿佛自己的参与观看能改变比赛结果、永远不知道下一秒会发生什么……
别说让球迷看重播了,甚至延时几秒都是一件让人难受的事情,毕竟隔壁的都已经欢呼了,你还在紧张着这个球到底能不能进。所以,熬夜看球,为自己喜欢的球员大喜大悲,对一些看球的粉丝来说,可能真的至于。
3 如何预防“世界杯综合征”
毕竟身体要紧。那么有什么方法可以预防“世界杯综合征”,在快乐的同时又能保持健康吗?
1、减少熬夜,补充睡眠。尽量选择最想看的比赛时间观看,凌晨0点和凌晨3点的球,如果不是非看不可,就早早洗洗睡吧。如果实在要熬夜,也记得补充睡眠,在不看比赛的时候利用午休、熬夜前的两小时等时间进行休息。另外,患有高血压、心脏病、冠心病、糖尿病、神经衰弱等人群,都不宜熬夜看球。
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2、饮食方面,夜宵尽量选择清淡容易消化的食物,油腻煎炸食品和冷饮尽量少吃少喝。可以准备一些水果,减少胃肠负担的同时也能补充维生素。还可以喝些茶,相关研究表明,茶叶可能具有预防和缓解昼夜节律紊乱的潜力。
3、锻炼方面,看球时要避免久坐,特别是患有颈椎、腰椎疾病的球迷,应该每半小时起身活动,避免久坐诱发疾患,但注意不要剧烈运动。
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4、控制情绪。夜里的血管较为脆弱,切勿大喜大悲,过于激动。球迷们要理性看球,正确看待输赢,不要把支持的球队输赢与自身输赢混为一谈,注意控制情绪的起伏。
资料来源:中国新闻网、重庆晨报、健康时报、四川在线
整理:党敏