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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

冬至阳生春又来******

　　【节气里的韵味中国】

　　作者：张汀 单位：文化和旅游部恭王府博物馆

　　“天时人事日相催，冬至阳生春又来。”冬至已至，农历壬寅年也行将结束。在冬至这一天，白天在全年间达到最短，黑夜达到最长。南朝崔灵恩《三礼义宗》载：“(冬至)有三义：一者阴极之至，二者阳气始至，三者日行南至，故谓之冬至也。”自冬至起，白昼逐日增长，太阳往返运动进入新的循环，因此古人认为天地阳气自此时起开始兴作渐强。冬至象征着新生，预示着否极泰来，万象更新，故从古至今都被视为吉日。

12月17日，在云南省曲靖市沾益区，雪落在植物上。新华社发

　　那么人们都是怎么庆贺“大如年”的冬至的呢？《汉书》中记载：“冬至阳气起，君道长，故贺。”《后汉书·礼仪》有云：“冬至前后，君子安身静体，百官绝事。”不仅要放假，还要修养身心，相互庆贺。仪式方面，要挑选“八能之士八人”，鼓瑟吹笙，奏“黄钟之律”。《晋书》中也有“魏晋冬至日受万国及百僚称贺……其仪亚于正旦”等记载。可见在一千多年前，冬至在皇家就已经颇受推崇，选择在太阳回返的日子里行祭祀天地的大礼。

12月11日，云南省香格里拉市建塘镇植物结霜。新华社发

　　到了唐宋年间，冬至的地位与元旦近乎平起平坐。关于民间百姓的庆祝方式，在南宋孟元老的《东京梦华录》中写明：“十一月冬至，京师最重此节，虽至贫者，一年之间，积累假借，至此日更易新衣，备办饮食，享祀先祖……一如年节。”宋末元初的《武林旧事》这样记载冬至：“朝廷大朝会庆贺排当，并如元正仪，而都人最重一阳贺冬，车马皆华整鲜好，五鼓已填拥杂沓于九街。妇人小儿，服饰华炫，往来如云。岳祠城隍诸庙，炷香者尤盛。三日之内，店肆皆罢市，垂帘饮博，谓之‘做节’。”可见，在皇家的影响下，冬至在民间百姓心目中的地位也颇高。人们一年间努力工作，开源节流，只为在冬至假期时和家人穿上新衣、打扮妥帖，参与异彩纷呈的节日活动，过个开心体面的节日。

　　到了明清时，冬至的地位更上一层。皇帝要亲自祭天，百官要进表朝贺。《帝京景物略》中记录了人们欢度冬至时的盛况：“百官贺冬毕，吉服三日，具红笺互拜，朱衣交于衡，一如元旦。”冬至在我国古代节日中的地位可见一斑。无论君民，无论一年间经历多少辛苦，都要在这一天进行“贺冬”，普天同庆，好不热闹。

　　12月17日，在福建省武夷山市，人们在吃汤圆时放上一勺桂花金橘蜜，寓意新的一年生活甜蜜，富贵吉祥，团团圆圆。新华社发

　　到了20世纪初，民国政府开始学习西方，推行公历，在传统春节的基础上增设元旦节（公历1月1日），为保证其顺利推行，官方通过放假庆祝等活动表示对元旦的重视。农历正月初一为春节，也沿袭了从古至今冬至的大部分传统节俗。于是近代以来，冬至在很长时间内被春节替代，地位大不如前。但关于冬至的点点滴滴，依然存在于许多人的记忆之中，也被许多文人墨客记录在他们的作品中，引起了更多人的共鸣。它是包天笑笔下“儿童辈”都“竞饮”的苏州“冬酿酒”；是汪曾祺笔下，家乡高邮的“炒米糖”“欢喜团”；是肖复兴笔下老北京沿街吆喝“萝卜赛梨”的“萝卜挑”；是林清玄描绘的吃完汤圆，全家围炉喝茶的温馨景象；是二月河叙述的一家老小，炒菜烫酒，祭祖宗，拜喜神，大快朵颐。

12月10日，在山东省枣庄市，人们把热气腾腾的饺子端上餐桌。新华社发

　　时至今日，我们依然会像前人一样，根据物候变化在生产生活上做出一些调整。姑苏人家依然酿米酒，北方居民依然包饺子，西南地区的羊肉汤香气四溢，汤圆依然象征中国人最希冀的团圆；还有九九消寒图、年画等给冬至增加亮色，人们祀家庙、设家宴、拜尊长，找回冬至往日的神圣与温暖，并在此基础上融入当代生活方式，为这个古老节俗增添了活力。

　　春生冬至时。在这一年中黑夜最为漫长、春天悄然生发的时节，不如吃碗热汤圆。正如汪曾祺转述母亲的话：“吃完这碗汤圆，就又长大了一岁。”

　　《光明日报》（ 2022年12月22日 09版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）