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

强冷空气来袭！多地气温将暴跌20℃以上******

　　据中国天气网消息，2023年首场大范围雨雪即将上线，预计11日至15日，这股强冷空气将给我国带来剧烈降温、大风及大范围雨雪，东北、江淮、江南等地部分地区气温将暴跌20℃左右，华北、黄淮等地有明显雨雪，不少地方将是今冬初雪。

　　全能型冷空气带来大范围雨雪

　　华北黄淮等地初雪虽迟但到

　　“这股强冷空气具有影响范围广、降温幅度大、雨雪范围广且相态复杂的特点。”中国天气网气象分析师张娟介绍，此次冷空气强度强，推进速度较慢，加上有南支槽配合水汽输送，所以造成雨雪范围较广，我国除西藏以外的其余大部地区都会先后受到雨雪的波及。

　　从具体的雨雪进程来看，10日至12日新疆北疆地区持续风雪天气，阿勒泰、塔城等地将有大到暴雪，西北地区东部、华北、黄淮会有分散性的雨雪天气；13日随着冷空气逼近，冷暖气流正面“开战”，西北地区东部、华北、东北到江南中北部等地自西向东、自北向南将先后出现雨转雨夹雪或雪。

　　13日早晨，雨雪分界线将位于甘肃南部至华北北部、黑龙江南部；14日早晨，南压至华北南部、陕西南部；15日早晨，到达贵州北部至长江中下游沿线；16日，进一步南压至贵州南部至江南中北部一线。

　　较强降雪主要集中在内蒙古中部、河北西北部、山西北部、山东南部的部分地区，这些地方可能出现中到大雪、局地暴雪，新增积雪将在5厘米左右。

　　省会级城市中，北京、天津、石家庄、太原、济南都有可能在13日前后迎来今冬初雪。和常年相比，当地今冬初雪时间均已经迟到了一个月以上。“不过目前预报时效较远，最近异常的暖会让雨雪相态的转换有一定不确定性，需临近再关注。”张娟说。

　　值得一提的是，由于此次暖湿气流强盛，大气不稳定能量增强，12日至14日期间，江淮、江汉、江南等地的部分地区还将出现同期少见的闪电和对流性降水天气。

　　我国多地气温将暴跌20℃以上

　　湖南江西等地从初夏跌至深冬

　　由于近期回暖迅猛，因此这次冷空气带来的降温将非常剧烈，其中东北地区、江淮、江南等地部分地区气温降幅将达到20℃，局地甚至能达到25℃左右。降温过后，中东部大部地区平均气温将由前期偏高逐渐转为偏低，全国冷暖形势将实现大逆转。

　　从降温进程来看，西北地区将率先受到影响，11日至12日，新疆、甘肃、青海降温幅度可达6～12℃，新疆北部降温超过14℃。

　　12日夜间到13日白天，内蒙古、东北、华北一带将出现6～12℃的降温，其中内蒙中东部、黑龙江、吉林等地降温将达到12～16℃，局地降温幅度可能达到20℃左右。像黑龙江省牡丹江市，12日最高气温2℃，15日就将降至-17℃，降幅可达19℃。

　　13日夜间到15日，黄淮、江淮、江南、华南等地也将开始自北向南陆续降温，其中山东南部、安徽、江苏北部、湖北东部、湖南、江西等地部分地区降温幅度有可能达到12～16℃，局地超20℃。以长沙为例，13日最高气温还有26℃，15日将骤降至2℃，降幅达到24℃，直接从初夏跌至深冬！

　　降温过后，17日早晨，最低气温0℃线将位于云南东部至贵州、江南中南部一线，-10℃线位于华北中南部、陕西南部一线。

　　友情提醒，本周中东部地区先暖后寒，降温如换季，各地公众应该密切关注天气预报，根据气温变化适时调整着装。同时，眼下已经进入春运高峰期，即将上线的大范围雨雪天气将对交通出行产生不利影响，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，妥善安排行程，安全顺利出行。

　　来源：中国天气网

　　监制：张越

　　编辑：周喆、伍越