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
2023春运专报：西北地区有沙尘 冷空气影响东北地区华北等地******
中国天气网讯 昨日(1月17日)，内蒙古西部、甘肃西部、宁夏北部、新疆南部等地部分地区出现扬沙或浮尘；西藏东部、青海东南部、川西高原北部、贵州北部及内蒙古东北部等地部分地区出现小雪或雨夹雪。
全国天气预报
内蒙古甘肃宁夏陕西等地有沙尘天气。18日白天到夜间，新疆南部、内蒙古中西部、甘肃中西部、青海北部、宁夏、陕西北部等地的部分地区有扬沙或浮尘，局地有沙尘暴；19日，上述地区沙尘天气减弱，但受传输影响，北京、河北、山西等地白天时段PM10有短时升高。
冷空气将影响东北地区华北等地。19日至20日，受冷空气影响，华北、东北地区、黄淮北部及内蒙古中东部等地气温将下降4～8℃，部分地区降幅10～12℃，局地14℃以上；上述地区并伴有4～6级风，阵风7～8级，我国大部海域将有7～8级风。21日清晨，黑龙江等局地日最低气温将接近或突破历史同期极值。
另外，18日至20日，青藏高原东部和西南部、贵州中北部、内蒙古东北部、东北地区东部和北部等地有弱雨雪天气，西藏东南部和西南部局地有大到暴雪；全国其他大部地区降水稀少，天气以晴到多云为主。
未来两天具体降水预报如下：
18日中午至夜间，内蒙古中东部、黑龙江、吉林中部、西藏西部和东部、青海南部、川西高原北部、贵州西部、云南东北部和西北部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，西藏东南部等地部分地区有大到暴雪；西藏东南部、四川盆地东部、重庆西南部、云南中东部等地部分地区有小雨(见图1)。
19日，内蒙古东部、黑龙江、吉林东部、辽宁北部、西藏西部和东南部、青海南部、贵州西部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，西藏西南部等地部分地区有大到暴雪(10～15毫米)；重庆南部、贵州北部、云南中东部、海南岛等地部分地区有小雨(见图2)。
图1 全国降水量预报图(1月18日14时-19日08时)
图2 全国降水量预报图(1月19日08时-20日08时)北京地区天气预报
预计18日至19日，北京地区天气以晴为主；受冷空气影响，19日有4级左右偏北风，阵风可达7、8级。该期间白天最高气温4℃左右，夜间最低气温-10～-6℃。
海上天气预报
预计18日中午至19日夜间，东海南部海域、台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、南海大部海域、北部湾将有6～8级、阵风9～10级的偏北或东北风；渤海、渤海海峡、黄海大部海域将有6～7级、阵风8级的偏北风。
全国道路交通影响预报
预计18日中午至19日中午，内蒙古中东部、黑龙江大部、吉林东部、西藏西部和东部、青海南部、川西高原北部、贵州西部、云南东北部等地部分道路受小到中雪或雨夹雪影响，其中，西藏东南部部分道路受大到暴雪影响；四川东部和南部、重庆、贵州中北部、云南中东部、海南岛南部等地部分道路受小雨影响；内蒙古西部、陕西北部、宁夏北部、新疆南部部分道路受沙尘影响能见度低；江苏东南部、安徽西南部、江西西北部、福建东南部、四川东部、重庆西南部、云南东部部分道路受雾影响能见度低(见图3、附件1)。
图3 全国公路气象预报图(1月18日14时-19日14时)全国铁路交通气象影响预报
预计18日中午至19日中午，受降雪天气影响，滨洲线扎兰屯-海拉尔、滨绥线哈尔滨-牡丹江、集通线三营图-牙拉盖图、青藏线塘岗-托居、沪昆线六枝-凤凰山、沪昆高速铁路关岭-普安县、宁蓉线恩施-沙子、宝成线双河口-新都、成昆线共和-甘洛等铁路线路注意防范低温冰冻对铁路运行带来的不利影响。包兰线乌海-包头、集通线集宁-化德、京包线包头东-集宁南等铁路线路注意防范冷空气大风对铁路运行带来的不利影响。兰新线昌吉-玛纳斯有重度霾，注意防范低能见度对铁路运行带来的不利影响。
全国机场气象影响预报
预计18日中午至19日中午，全国大部机场适航。内蒙古、宁夏北部、陕西北部、山西、河北、北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁、山东、云南、贵州、台湾西部等地的中低空空域有轻到中度颠簸；内蒙古中北部、黑龙江、吉林、辽宁北部、重庆、贵州、湖南北部、湖北南部等地的低空空域有积冰条件。
18日夜间，哈尔滨机场有小雪天气；19日早间，哈尔滨、长春、沈阳机场有霜；19日中午，银川机场有扬沙天气。
长江干线航道气象影响预报
18日白天，长江干线大部航段适宜通航；重庆部分航段有轻雾；湖北部分航段有6级左右阵风。低能见度影响航段：泸州-重庆；大风影响航段：三峡-宜昌。
18日夜间，长江干线大部航段适宜通航；四川部分航段有轻雾。低能见度影响航段：泸州-重庆。
关注与建议
未来三天青藏高原、西南地区、东北地区有雨雪，北方地区有冷空气活动，需防范道路积雪、结冰和大风降温天气等对春运交通、城市运行等的不利影响；内蒙古、甘肃、青海、宁夏、陕西及新疆等地需防范沙尘天气对交通出行、人体健康的不利影响。
附件1
主要公路路段气象影响预报
(1月18日中午-19日中午)
受大到暴雪影响的主要路段有：
318国道西藏波密境内路段
受小到中雪或雨夹雪影响的主要路段有：
京昆高速(G5)四川德阳—成都段、四川雅安境内路段
绥满高速(G10)黑龙江牡丹江—尚志—哈尔滨段
哈同高速(G1011)哈尔滨—黑龙江宾县—方正—依兰—佳木斯段
鹤大高速(G11)黑龙江鹤岗—佳木斯段
鹤哈高速(G1111)黑龙江绥化境内路段
二广高速(G55)内蒙古白音查干境内路段
杭瑞高速(G56)云南曲靖—马龙段
沪昆高速(G60)贵州清镇—平坝—安顺—镇宁—晴隆—普安—盘县—云南富源—曲靖—马龙段
厦蓉高速(G76)成都境内路段
渝昆高速(G85)云南大关境内路段、云南会泽境内路段
成渝环线(G93)成都—四川德阳—绵阳段、四川雅安—名山段、成都境内路段
成灌高速成都—四川都江堰段
成温邛高速成都境内路段
曲陆高速云南曲靖—陆良—召夸段
108国道四川绵阳—德阳—成都段、四川雅安—荥经—汉源段
109国道青海雁石坪—唐古拉山口段
111国道黑龙江富裕—讷河—嫩江—内蒙古大杨树—加格达齐段
201国道黑龙江鹤岗—佳木斯—桦南—七台河段、黑龙江柳树—牡丹江—宁安—黑吉省界—吉林敦化—抚松—江源—白山—通化—辽宁桓仁—宽甸段
202国道黑龙江黑河—孙吴—北安—克东—拜泉段
207国道内蒙古锡林浩特—太仆寺旗—蒙冀省界段
208国道内蒙古察哈尔右翼后旗境内路段
209国道湖北建始境内路段
213国道甘川省界—四川若尔盖—潘松—茂县—汶川—都江堰—成都段、云南大关—昭通段、云南待补境内路段
214国道青海巴颜喀拉山口—玉树—囊谦—青藏省界—西藏类乌齐—昌都—左贡段、藏滇省界—云南德钦段
216国道新疆切尔克齐—富蕴—阿热勒托别克段
217国道新疆阿拉哈克—布尔津段
219国道西藏那木如—门土段
221国道哈尔滨—黑龙江宾县—方正—依兰—佳木斯—桦川—集贤—富锦—同江段
222国道黑龙江绥化—庆安—铁力—伊春段
301国道黑龙江牡丹江—海林—尚志—阿城—哈尔滨段、黑龙江甘南—内蒙古阿荣旗—牙克石—呼伦贝尔—陈巴尔虎旗段
302国道吉林敦化—蛟河—庆岭段
303国道吉林集安—通化段、内蒙古巴林右旗—林西—克什克腾旗—锡林浩特段
304国道内蒙古霍林郭勒境内路段
305国道内蒙古巴林右旗—林西段
306国道内蒙古克什克腾旗境内路段
317国道成都—四川都江堰—汶川—理县—马尔康—炉霍—甘孜—德格—西藏江达—昌都—类乌齐—丁青—巴青段
318国道湖北利川境内路段、成都境内路段、四川雅安—天全段、四川理塘—德达段、西藏左贡—八宿—玉普段、西藏排龙—林芝—工布江达段
320国道贵州清镇—平坝—安顺—镇宁—关岭—晴隆—普安—盘县段、云南曲靖—马龙段
321国道贵州修文—黔西—大方—黔川交界段
324国道云南罗平—师宗—陆良段
326国道贵州金沙—大方—毕节—赫章—威宁—黔滇省界—云南宣威—曲靖—陆良段
受雾影响的主要路段有：
沈海高速(G15)福建厦门境内路段
济广高速(G35)江西鹰潭境内路段
沪陕高速(G40)江苏启东境内路段
沪渝高速(G50)重庆境内路段
沪昆高速(G60)江西弋阳—鹰潭段
包茂高速(G65)重庆—重庆界石段
兰海高速(G75)重庆境内路段
成渝环线(G93)重庆境内路段
206国道江西鹰潭境内路段
210国道重庆境内路段
319国道重庆境内路段
320国道江西贵溪—鹰潭段、云南富源境内路段
受沙尘影响的主要路段有：
京藏高速(G6)内蒙古临河—磴口—乌海—宁夏惠农段
京新高速(G7)内蒙古临河境内路段
青银高速(G20)陕西郝滩—定边—陕宁省界—宁夏高沙窝段
定武高速(G2012)陕西定边—宁夏盐中段
包茂高速(G65)内蒙古鄂尔多斯境内路段
109国道内蒙古鄂尔多斯—杭锦旗—蒙宁省界段
110国道内蒙古五原—巴彦淖尔—磴口—乌海段
210国道内蒙古鄂尔多斯—蒙陕省界段
219国道新疆叶城—赛图拉段
307国道陕西郝滩—定边—陕宁省界—宁夏盐池段
315国道新疆且末—民丰—于田—策勒—洛浦—和田—墨玉—叶城—泽普—莎车—英吉沙—疏勒段
附件2
(中国天气网)
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