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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

阿尔泰山脉雪豹种群质量稳定向好******

　　今年元旦期间，新疆阿勒泰市将军山滑雪场及周边区域出现一只雌性、一只幼体两只雪豹，引起社会各界广泛关注。

　　“雪豹现身地为该度假区雪场金光道，海拔约1000米，雪豹被滑雪场工作人员拍摄到。”阿尔泰山国有林管理局野生动植物保护处处长马木尔别克·马看介绍，此次雪豹向山下迁徙，主要是因为2022年年底降雪量大，厚厚的积雪完全把雪线上的植被覆盖，山上的北山羊、马鹿、狍子、野兔等草食动物被迫往海拔较低的地方垂直迁徙觅食，以北山羊等动物为主要食物的雪豹也就跟着到海拔较低的地方捕食，将军山区域成为其临时停歇地。这也说明，阿尔泰山脉的雪豹种群质量正稳定向好发展。

　　阿尔泰山是亚洲中部横跨中国、俄罗斯、蒙古和哈萨克斯坦四国的大型山系之一，它是额尔齐斯河发源地，是具有全球意义的生物多样性的中心区域之一；是许多珍稀濒危动物的主要分布区；拥有从荒漠草原到冰雪带的完整山地垂直自然景观，以及数量众多的湿地、河流和湖泊。复杂的地形地貌、独特的地理区位，为各种野生动物的生存和发展提供了良好条件，是新疆野生动植物多样性最丰富的地区之一，也是连接我国天山雪豹种群与蒙古、俄罗斯以及哈萨克斯坦境内的雪豹种群之间交流的主要通道，对于全球雪豹保护至关重要。

　　近年来，阿尔泰山国有林管理局全面落实野生动物保护措施，不断加大阿尔泰山野生动物及其栖息地保护力度，全方位开展野生动物保护宣传，通过红外相机布设、管护员日常巡护、高山监控、道路卡口一体化监测体系等手段，建立了雪豹长期监测网络，获取了雪豹的大量数据和影像资料。2017年至今，阿尔泰山林区已发现18只雪豹，其中大部分是通过红外线相机拍摄到的。目前，当地已初步建立了雪豹长期监测网络，获取了大量数据、影像资料。仅2017年至2022年，阿尔泰山两河源自然保护区管理局在富蕴县辖区就先后拍摄到雪豹影像资料400余份。

　　1月5日，阿尔泰山国有林管理局、阿勒泰地区林草局和阿尔泰山两河源自然保护区管理局联合行动，针对雪豹的习性和附近地貌特点，在雪豹可能出现的活动区域内架设3台红外相机，持续监测雪豹的活动轨迹。

　　“在阿尔泰山脉东南部、中西部和西北部持续拍到雪豹和大量其他野生动物，说明阿尔泰山脉区域有着一个相对稳定的雪豹种群以及完整的生态系统。阿尔泰山国有林管理局将持续开展雪豹监测调查，为保护该区域的雪豹及其高山生态系统提供了重要的科学依据。”马木尔别克·马看说。

　　（光明日报记者 李 慧 赵明昊）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）