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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

气温骤降 雨雪来袭 全能型冷空气威力有多大？******

　　1月11日至15日，一股全能型冷空气来袭，将给我国带来剧烈降温、大风及大范围雨雪。全能型冷空气有什么特点？又是如何形成的呢？来听听北京市气候中心气候预测与评估室副主任张英娟的回答。

　　什么是全能型冷空气？

　　“全能型冷空气”顾名思义就是冷空气是”全能型“的，它具备了冷空气的所有特征，可以说是冷空气综合体，它的特点是大风风力强、降温幅度很大、影响范围很广，同时还会伴有雨、雪等，在一些地区有可能会达到寒潮标准。

　　为什么气温也爱“坐过山车”？

　　冷空气是温度很低的冷气团，这个冷气团多在极地与西伯利亚大陆上形成，然后南下引起强降温、雨雪等。常说的来自西伯利亚的冷空气，其实说的就是冷空气的源地。

　　西伯利亚和北极是非常寒冷的地区，那里的温度一般可以达到零下几十度。如果冷空气来自西伯利亚，它所经过地区的气温将急剧下降。这种温差可以达到10度以上。尤其是在冬季，可能会在一夜之间感受到春天入冬的感觉，冷空气还会伴随着降雨甚至降雪的天气变化。不过，每次冷空气的强度都不一样。有时强，有时弱，由于移动路径不同，受影响的范围也会有所不同。

　　气温“坐过山车”，就是温度的骤降陡升。这种现象通常发生在季节转换时期。熟知的“倒春寒”就是这样一种现象，倒春寒发生在春季，春季是冬季向夏季转换的季节，在春季气温迅速回升过程中，冷空气来袭，造成气温的骤然下降。

　　大幅降温有哪些防寒注意事项？

　　首先是出行方面，出门增添衣物，注意防寒保暖，做好呼吸道及心脑血管疾病的预防。遇雨雪天气，得注意路面湿滑。大风天气不在有玻璃门窗或大树下，广告牌等地方逗留等。

　　大风降温天气将对交通出行产生很不利的影响，所以提醒有出行计划的公众多关注气象部门的预报预警信息以及交管部门的路况信息，安排好自己的行程，顺利、安全出行。

　　其次是居家方面，一是关好门窗，做好水管等防冻措施，另外居家取暖，用火、用电、用气增多，因此要注意用电、用气安全。二是室内空气流通不畅，一氧化碳中毒事故风险较高，注意加强防范。

　　三是生产安全方面。有些施工项目赶工期、抢进度，生产安全方面有隐患，加之不利天气影响，安全事故风险仍然不容忽视。

　　监 　　制：战　钊

　　策划/制作：蔡　琳 肖春芳

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）