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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

我国大部地区将出现寒潮雨雪天气******

　　一、天气实况

　　1、国内实况

　　昨日新疆北部出现降雪和大风降温天气 今晨河南山东江苏等地有大雾

　　昨日08时至今日06时，新疆伊犁及沿天山地区等地出现中到大雪，乌鲁木齐和克拉玛依局地暴雪（10～11毫米）；广西东部和南部、广东中西部、海南岛东南部以及台湾岛东部等地部分地区出现中雨或大雨，局地暴雨（50～66毫米）。

　　今日05时较昨日05时，新疆北部等地出现6～10℃降温，局地降幅超过12℃；上述地区及甘肃西部等地有7～9级、局地10～12级阵风。

　　今晨，河南、山东、安徽中北部、江苏及四川盆地西部等地出现部分地区能见度不足1公里的大雾，河南中部、山东南部、江苏北部等局地不足100米。另外，新疆东部和南疆盆地出现沙尘天气，局地沙尘暴。

　　2、国外实况

　　(1) 西伯利亚南部欧洲中南部有较强雨雪

　　过去24小时，东欧东部、大高加索地区、西伯利亚中南部、远东地区中南部、贝加尔湖地区、哈萨克丘陵南部、伊朗高原北部、阿拉斯加地区、五大湖地区等地出现小到中雪，局地大到暴雪；西欧南部、中欧东部和南部、南欧东部、美索不达米亚平原南部、中南半岛南部、菲律宾群岛中南部、大巽他群岛、新西兰北岛、美国西部沿岸、巴西高原南部等地部分地区出现小到中雨，局地大到暴雨。

　　(2) 北美气温偏高 东欧中亚气温偏低

　　过去24小时，北欧、南欧东部、蒙古高原、贝加尔湖地区、加拿大中西部、美国北部、阿根廷中部等地日平均气温较常年同期偏高4~8℃，局地偏高10℃以上；东欧大部、中亚、西伯利亚北部日平均气温较常年同期偏低6~10℃，局地偏低12℃以上。

　　二、重点天气预报

　　1、国内重点天气

　　我国大部地区将出现寒潮雨雪天气

　　受强冷空气及南支槽影响，12日至15日，我国大部地区将先后出现雨雪及大风降温天气。其中西北地区东部、华北、东北地区大部、黄淮、江淮、江汉、西南地区东部、江南北部等地将有小到中雨转小到中雪或雨夹雪，部分地区大雪，局地暴雪；江南中南部、华南等地有小到中雨，部分地区大雨，局地暴雨，部分地区伴有雷电天气。1月12日08时至1月16日08时，寒潮天气将自西向东影响我国大部地区，其中，12日主要影响西北地区，13日至15日影响我国中东部地区。我国大部地区气温将先后下降8～12℃，其中，新疆沿天山以北、甘肃西部和中南部、内蒙古中东部、东北地区、江汉东部、江淮、江南、华南北部、贵州等地降温14～18℃，内蒙古中东部、黑龙江东部、吉林东部、辽宁东北部等地的部分地区降温超过20℃，并伴有4～6级、阵风6～8级的大风，新疆山口风力可达9～11级或以上。东部和南部海区有7～9级风，阵风可达10～11级。降温过后，17日早晨，最低气温0℃线将南压至云南东部至贵州南部、湖南南部、福建北部、浙江东部一线（见图1）。

　　1月12日08时至1月14日08时，新疆沿天山以北、甘肃大部、宁夏、陕西北部、内蒙古大部、东北地区等地部分地区将先后降温8～12℃，其中，新疆沿天山以北、内蒙古中东部、黑龙江中东部、吉林东部、辽宁东北部等地部分地区降温14～16℃，局地可超过18～20℃。新疆东部、甘肃中西部、内蒙古大部、东北地区、华北等地有6～8级大风，新疆山口风力可达9～11级或以上。东部海区有7～9级风，阵风可达10～11级。新疆东部和南部、青海西北部、甘肃西部和东部、内蒙古西部、宁夏、陕西北部等地有扬沙或浮尘，局地有沙尘暴（见图2）。中央气象台1月12日06时继续发布寒潮蓝色预警。

图1 全国

大风降温

预报图（1月12日08时-16日08时）

图

2

全国

大风降温

预报图

（1月12日08时-14日08时）

　　2、国外重点天气

　　（1）东亚有寒潮天气

　　未来三天，帕米尔高原、贝加尔湖地区、蒙古高原、远东地区西南部等地将有6~12℃降温，部分地区降温12℃以上，伴有4~6级风，部分地区6级以上风，上述地区将有小到中雪或雨夹雪，局地大到暴雪。

　　（2）北美西部和东部沿岸有较强雨雪

　　未来三天，加南大西南部、拉布拉多半岛南部、美国西部有中到大雪或雨夹雪，局地暴雪到大暴雪，美国西部和东北部沿海地区有中到大雨，局地暴雨。

　　（3）澳大利亚南部阿根廷北部有高温天气

　　未来三天，澳大利亚南部、阿根廷北部部分地区有高温天气，日最高气温35～37℃，局地可达40℃左右。

　　三、未来三天具体预报

　　1月12日08时至13日08时，新疆南疆盆地西部、甘肃西部、青海西部、内蒙古大部、黑龙江西北部和东部、吉林和辽宁东部、华北北部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，其中，新疆南疆盆地和南疆西部山区等地部分地区有大到暴雪（10～16毫米）。东北地区西部、华北中南部、黄淮、江淮、江汉大部、西南地区东北部、江南、华南大部、台湾岛大部等地部分地区有小到中雨，其中，安徽南部、江西北部和南部、浙江北部、广西东部、广东西北部等地部分地区有大雨（25～45毫米）。新疆东部和南疆盆地、甘肃河西、内蒙古中东部、吉林西部等地部分地区有4～6级风，其中，新疆山口地区风力可达9～11级及以上。新疆东部和南部、青海西北部、甘肃西部和东部、内蒙古西部、宁夏、陕西北部等地部分地区有扬沙或浮尘，局地有沙尘暴（见图3）。

图3 全国降水量预报图（1月12日08时-13日08时）

　　1月13日08时至14日08时，新疆南疆盆地西部、青海北部、甘肃大部、宁夏、陕西中北部、山西、内蒙古大部、河北、北京、天津、东北地区大部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，其中，新疆南疆西部山区、陕西中南部、山西大部、河南西部等地部分地区有大到暴雪（10～15毫米）。辽东半岛、山东半岛、江淮、江汉、江南、西南地区东部、华南大部等地部分地区有小到中雨，其中，河南南部、安徽西北部、湖北东部、江西东部、浙江中南部、福建西北部等地部分地区有大雨（25～45毫米）。新疆南疆盆地、内蒙古西北部、陕西北部、黑龙江东北部、吉林西部、河南南部、江苏北部等地部分地区有4～6级风，其中，新疆东部部分地区有6～7级风。渤海、渤海海峡、黄海大部海域、将有6~8级、阵风9级的偏北风，其中渤海部分海域风力可达9级、阵风10~11级（见图4）。

图4 全国降水量预报图（1月13日08时-14日08时）

　　1月14日08时至15日08时，新疆南部、西藏东南部、青海、甘肃中东部、宁夏、陕西、山西、河北中西部、山东、河南、湖北等地部分地区有小到中雪，其中，陕西中南部、山西南部、河南北部、湖北西部、四川盆地北部、重庆东北部等地部分地区有大到暴雪（10～15毫米）。江淮大部、江南大部、西南地区东南部、华南、台湾岛等地部分地区有小到中雨。新疆沿天山地区和南疆盆地、甘肃河西、山西北部、黑龙江东北部、河南、湖南、江西北部、四川盆地等地部分地区有4～6级风，其中，内蒙古北部、青海西部等地部分地区有6～7级风。渤海、渤海海峡、黄海大部海域、东海大部海域、台湾海峡、台湾以东洋面将有6~8级、阵风9级的偏北风，其中渤海部分海域风力可达9级、阵风10~11级（见图5）。

图5 全国降水量预报图（1月14日08时-15日08时）

　　制作：张小雯 张夕迪 李坤玉 签发：陈涛

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）