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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

几十吨的“胖子”如何“接吻”？太空“红娘锁”今年迎“多场考试”******

　　中新网上海5月10日电 题：几十吨的“胖子”如何“接吻”？太空“红娘锁”今年迎“多场考试”

　　作者 郑莹莹 马帅莎

　　北京时间5月10日凌晨，“快递小哥”天舟四号货运飞船出发了。几个小时后，它抵达目的地，与在轨运行的中国空间站组合体进行快速交会对接。从“发货”到“签收成功”，“天舟四号”仅花了约6.5个小时。

　　“从视频里看，我们感觉对接过程是一瞬间完成的，实际上，这整个过程包含了接触、捕获、拉回、锁紧、密封等一系列动作，从对接准备指令发出，到对接锁紧完成，10多个动作一气呵成。”中国航天科技集团八院载人航天工程载人飞船、货运飞船系统副总指挥顾侧峰介绍说。

　　中国是继美、俄之后，世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家。只有突破交会对接技术，才能开展空间站的组装建造，提供物资运送对接、人员天地往返等。交会对接，是两个航天器在空间轨道上会合，并在结构上连成一个整体的技术，被称为“太空之吻”，交会对接所使用的对接机构则被称为“红娘锁”。

　　从2011年“神舟八号”与“天宫一号”的“太空初吻”开始，中国已成功实现19次精准对接，为中国空间站建造奠定技术基础。

　　几十吨的“胖子”如何“接吻”？

　　作为对接机构的研制单位，中国航天科技集团八院表示，2022年，对接机构将迎来一场“大考”。在“天舟四号”成功与空间站组合体交会对接后，中国空间站还将迎来神舟十四号，问天、梦天两个实验舱等飞行任务，特别是两个实验舱各自与天和核心舱的对接过程，将是对接机构的重量级“太空接吻考试”。

　　面对数十吨级的实验舱，对接机构需要确保对得准、对得稳。而其实早在对接机构设计之初，中国航天科技集团八院805所的对接机构分系统设计师们就充分考虑到了未来空间站建造的需求：对接机构需要适应8吨至180吨之间的各种吨位的对接，以及各种方式的对接，包括偏心对接。

　　为了让两个重量级的航天器在“太空接吻”时可以轻盈、优雅，设计师们系统性地提出了可控阻尼的控制思路，可以有效缓冲对接机构捕获后产生的巨大撞击能量。

　　“红娘锁”成“太空连廊”

　　问天、梦天两个实验舱发射后，经状态调整和转位，将长期“停泊”于中国空间站，成为航天员在空间站工作、生活的主要场所。而此时的对接机构，就是航天员往返于工作、生活区的重要通道。

　　为了将三个舱段(问天、梦天两个实验舱以及天和核心舱)长期、紧密地固定在一起，对接机构必须锁得牢、锁得紧。此时，对接机构上的12把对接锁起到了关键作用。

　　据透露，在后续实验舱的对接任务中，对接机构上的12把对接锁将与天和核心舱的对接机构共同完成锁紧工作，并让其处于自锁状态，以防止外力作用下的非正常解锁。同时，在锁紧的过程中，对接机构对接框面的密封圈将被压紧，以形成密封的连接通道，为航天员在空间站的工作、生活提供一个安全的环境。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）