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
探访医院重症监护病房:超常规满负荷飞速运转******
六七个护士齐心协力,将患者平托至病床,更换病号服、监测生命体征、填写患者信息……又是一番忙碌。 韦亮 摄
(新春走基层)探访医院重症监护病房:超常规满负荷飞速运转
中新网太原1月11日电 题:探访医院重症监护病房:超常规满负荷飞速运转
中新网记者 范丽芳
“你赶快派人把重症的床推回来,这边有重症患者等着用呢,特殊时期,咱们不能走常规交接。”山西白求恩医院重症医学科(ICU)护士长武文静语气焦急,挂了电话后,又叮嘱专人尽快和科室完成病床交接,“现在的工作数以秒计,说话有点急,大家也都理解。”
近日,记者探访山西白求恩医院ICU病房。伴随着医疗设备发出的此起彼伏的“滴滴滴滴”,多数患者在呼吸机的辅助下呼吸,病房里偶有剧烈而艰难的咳嗽声响起;医护人员或步履匆忙穿梭在病区,备药、整理器械,或守在患者床旁,检查生命体征、调整呼吸机参数、调整补液速度,为患者翻身、排痰……
作为省内最早开放、全面收治新冠病毒感染患者的医院之一,山西白求恩医院提供的数据显示,2022年12月7日以来,该院急诊及发热门诊接诊近9000人次,全院入院人数累计近6000人次。当前,医院正面临日均400至500名急诊感染患者就诊,其中不少属于重症。
“我们已经把ICU床位从30张扩至54张,除了医疗设备,医院还增派6名医生、60名护士来支援。”该院ICU主任武卫东介绍,该科室患者平均年龄在80岁以上且合并症较多,平均住院日较长。
医护人员正在救治重症患者。 韦亮 摄
也因为此,ICU护士长武文静看到在转运床上等待病床的患者,不由得焦急万分、语速加快,“冒着得罪人的风险”也得将病床尽快“催”回来,“为争分夺秒救治患者,我们每个人、每个环节必须超常规满负荷飞速运转。”
记者离开ICU病房时,保洁人员已将被送回的病床进行清洁消杀,六七个护士齐心协力,将患者平托至病床,更换病号服、监测生命体征、填写患者信息……又是一番忙碌。
作为迎战重症高峰的第一道关口,急诊科更早感受到扑面而来的接诊压力。
山西白求恩医院急诊内科副主任刘宏轩介绍,起初接诊的患者多是发烧、咳嗽、气喘等症状,“这几天,从各市、县等基层转来的重症患者明显增多”。
为缓解急诊科压力,医院将急诊内科和急诊外科床位合并,扩增固定床位;将发热门诊留观床位和感染病科床位作为急诊机动床位;在急诊原有基础上,全院随时调拨支援;医务部、护理部成立专班驻扎急诊,24小时排班值班。
疫情“大考”仍在继续。武卫东、武文静、刘宏轩等临床一线的医护人员开始思考,未来,如何加强人才储备、制定诸如患者猛增等突发状况的应急预案、优化对重症患者个性化和精细化管理、强化各科室院感培训等。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)