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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

纪录片赋予硬核科技以浪漫诗意******

　　纪录片《鹤舞长江》剧照。中央广播电视总台供图

　　2022年12月20日，白鹤滩水电站16台百万千瓦机组全部投产发电。白鹤滩与乌东德、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水电站“串珠成链”，点亮了世界最大的清洁能源走廊，在新征程上为践行“两山”理念、落实“双碳”目标注入澎湃的绿色动能。纪录片《鹤舞长江》，全景式呈现了这项超级工程的诞生背景、建设历程，引领观众深度感受“绿色奇迹”背后的中国智慧、中国精神、中国力量。

　　世界首台百万千瓦水轮机组、世界最大的地下厂房、世界最“聪明”的智能大坝……白鹤滩水电站攻克了40项世界级难题，取得1000余项技术专利，机组实现100%国产化。这是我国水电装备制造从“跟跑”“并跑”到“领跑”的又一杰作。核心技术的突破，是攀登，也是接力。水电站历经半个多世纪选址、10年勘察设计、10余年建设施工，承载着几代水电人的光荣与梦想。《鹤舞长江》以选址筹建为开篇，用真实的镜头捕捉一个个闯关夺隘的动人故事，留下了弥足珍贵的影像资料和历史信息。

　　作为专业性极强的工程题材纪录片，如何用影像语言艺术地挖掘和呈现工程价值，让广大观众在震撼之余，激发起更多情感共鸣？该片做了诸多有益尝试。

　　以生动贴切的语言，呈现科技之美。一个超级工程，就是一件精美绝伦的工业艺术品，凝结着工程师们非凡的想象力与创造力。以一个铁球“借力打力”，实现上层爆破的同时，保护底部基岩；通过“雕刻师”级别的精准爆破，岩壁吊车梁一次成型，为庞大的地下宫殿打造出能承担万吨重量的坚实“臂膀”；以低热水泥破解“无坝不裂”的难题，成功筑成“无缝大坝”；为泄洪洞岩壁敷上一层光滑的“镜面”，阻断空泡效应，让“深水炸弹”无处栖身；以充满传统文化意蕴的“双龙戏水”出水口设计，巧妙消解泄洪势能……纪录片将科技术语转化为日常语言，以通俗易懂的表达诠释复杂问题，打破专业隔阂，赋予硬核科技以浪漫诗意。

　　以平凡动人的故事，书写奋斗之路。令观众印象深刻的，不仅是那座雄伟壮观、造型优美的大坝，更有数万名建设者和10万移民的无私奉献。前期负责勘探的工程师们冒着生命危险，徒步于垂直落差近千米、最窄处不足1米的白鹤驿道；河谷上空的7座彩色缆机中，清一色的女司机昼夜不停，以女性的细致与专注，累计吊送100万罐混凝土；移民工作者刘祖雄不顾病痛，翻山越岭，开展详尽的入户调查、制定安置方案，努力带领库区移民走出世代贫困……纪录片以工程建设为主题，但关键视角始终是人。工程建设过程中，朴实的奉献和真切的情谊，令纪录片充满温度和力量。

　　纪录片专门辟出章节，呈现工程配备的一整套完善的生态系统保护方案。乌东德水电站为洄游的鱼类量身打造“专用电梯”，白鹤滩水电站为两岸崖壁上的鸟儿栗喉蜂虎“乔迁新居”、为300余株古树逐个定制移栽方案……从江中到岸边，“生态优先、绿色发展”的理念落地生根、拔节生长。

　　在纪录片的最后一集，镜头离开白鹤滩，像坝中流泄的江水一般涌向长江、奔入大海。随着镜头，观众看到了沿线各地正在建设或运行的水面光伏、抽水蓄能电站、远海风电等多能互补的清洁能源体系。这是实现中华民族永续发展的不竭动力，也是我们饱含诚意、努力实现“双碳”目标的一个剪影。（周飞亚）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）