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
多措并举着力扩大国内需求******
作者:任晓刚(北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心研究员)
近日,中共中央、国务院印发《扩大内需战略规划纲要(2022—2035年)》,进一步明确了坚定实施扩大内需战略、培育完整内需体系的发展方向,释放出夯实国内基本盘、打造内需新动力的发展信号,为推动经济发展加速回到正常轨道、实现整体性好转提供了重要抓手。
坚定实施扩大内需战略、培育完整内需体系,是加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局的必然选择,是促进我国长远发展和长治久安的战略决策。党的二十大报告明确提出,要把实施扩大内需战略同深化供给侧结构性改革有机结合起来,增强国内大循环内生动力和可靠性,提升国际循环质量和水平。当前,多措并举扩大国内需求,具有重大意义。
首先,畅通、拓宽、稳固劳动力收入渠道和路径,提振消费信心、增强消费意愿。通过深化劳动力市场化一体化体制改革,畅通劳动力和专业技术人才社会性流动渠道,能够促进区域间、城乡间、行业间要素流动,并加快完善本地劳动力输出服务保障体系,提高劳动力工资收入水平。同时,要培育新型农业经营主体优势,促进农业适度规模经营、提升农业生产效率,加大对农村劳动力创新创业帮扶力度,增加农村经营性收入。
其次,提高产品和服务质量,推动消费扩量增质。党的二十大后的首个中央经济工作会议指出,要把恢复和扩大消费摆在优先位置。恢复和扩大消费的前提就是要改善消费基础条件。一方面,要提高居民消费基础设施产品和服务供给水平和能力,夯实居民消费基础。通过加大城乡基本公共服务供给,促进城乡基本公共服务均等化。不断加大乡村教育、医疗卫生服务体系、社会保障、社会性基础设施建设支持力度,提高乡村基本公共服务供给保障能力。另一方面,推动传统产业和新兴产业深度融合发展,实现产业链价值链创新链提质换挡,在更好满足消费结构升级需求的同时,推动消费结构、投资结构不断升级。要发挥传统产业规模大、配套齐全、消费带动力强等优势,夯实消费需求主力军地位。同时,深入推进计算机、云计算、大数据、区块链、物联网等新一代信息通信技术向制造业、战略性新兴产业广泛渗透,加快推动制造业企业、高新技术企业及其他企业数字化转型发展,实现制造业、战略性新兴产业智能化、数字化、绿色化发展,着力实现消费与投资的结构升级。
再次,推动供给侧需求侧结构升级,释放巨大国内需求潜力。要把握好新一轮科技革命和产业变革的历史机遇,建立健全关键核心技术攻关新型举国体制,破解“卡脖子”难题,完善基础研究、应用研究的投入体制机制,加快新能源、人工智能、数字技术、绿色低碳、量子计算等前沿技术研发与产业化应用,培育一批面向光伏、新能源汽车、能源循环利用、污染防治等的战略性新兴产业,创造新消费和投资需求,释放巨大国内需求潜力。与此同时,通过发展消费新模式,推动线上线下消费深度融合,满足多样化消费需求。完善有关新能源汽车消费、光伏产业补贴政策,加大新兴产业消费投资力度。加快补齐农村和城市流通体系短板,发展农村电商和物流快递配送,加强农产品仓储保鲜设施建设,畅通工业品下乡、农产品进城渠道,促进产销高效对接。
此外,进一步扩大国内投资规模和强度,持续激发国内经济增长潜力。通过加快实施“十四五”重大工程,发挥基建投资在阶段性稳增长中的重要作用。同时统筹中央、地方政府财力,加大中央转移支付力度、鼓励地方积极筹措资金,实施更加积极高效财政政策和更为灵活便捷货币政策开展基础设施投资,向民生补短板领域项目倾斜,并加强对科技创新、产业链供应链安全、绿色发展、乡村振兴等领域的财政支出倾斜力度。
要实施好以工代赈、政府购买等重要工程项目,以重点工程项目投资吸纳当地群众就业,充分发挥其重要载体作用。一方面,增加政府投资重点工程项目数额,提高政府投资额度,尽可能多地通过实施以工代赈增加有效投资规模。另一方面,围绕新一代信息化基础设施建设、城市更新、乡村振兴等重要领域,充分挖掘相关项目主体投资潜力。在此基础上,通过延续实施扶持制造业、小微企业和个体工商户的减税降费和贷款贴息政策,延续普惠小微企业贷款延期还本付息政策和信用贷款支持计划等措施,鼓励和吸引更多民间资本参与国家重大工程和补短板项目建设,持续推动民营企业高质量发展,保护市场主体、激发市场主体活力。
《光明日报》( 2023年01月12日 02版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)