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
老年人、儿童、孕产妇等重点人群如何选用中药防治新冠?******
光明网讯(记者 林佳欣)老年人、儿童、孕产妇等重点人群如何选用中药防治新冠病毒感染,有哪些需要注意的?今天(3日)下午,国务院联防联控机制召开新闻发布会,针对中医药医疗救治工作有关情况作介绍。广东省中医院院长张忠德针对这一问题作出回应。
老年人感染新冠病毒以后,如何选择中成药?张忠德表示,老年人的体质正气虚,各种机能下降,尤其是80岁以上老人,有基础病、慢性病的老人,正气虚、肾气虚、脾气虚。这类老人感染新冠病毒以后,分三个时期:早期症状轻微时,老人的用药前提是早期干预、全程干预。当他出现恶寒、头痛、发烧或者胃肠不好时,选药原则是阻断它向重症发展,这是首要原则。对主要症状要进行强烈的干预,如果老人的症状以发烧为主就用清热解毒的药物;如果症状以寒湿为主就使用驱寒解毒的药物;如果症状以湿邪为主,多表现为胃肠道症状的,就使用化湿解毒的药物;如果症状以气喘胸闷为主就使用宣肺解毒的药物。根据这三种不同的表现来选择“三药三方”,化湿败毒、宣肺败毒、清肺败毒,这是很好的阻断老年人向重症发展的药物。更主要的是,老年患者的本质就是虚症,所以在这个过程中,一定要注意全程扶正。那么,老年人怎么扶正呢?张忠德表示,补气为先,用西洋参、太子参,出汗多的温阳,西北地区多燥邪,就滋阴治疗,每个地方都有沙参、麦冬。知道怎么去选,知道是为什么,就可以阻断。如果没有清肺排毒汤怎么办?还有“三药三方”,还有国家中医药管理局推出来的一些中成药。一旦出现高热不退、胸闷不舒服等症状,应该尽快去专业的医院,让专业的医生处理。
张忠德表示,儿童目前治疗的可选药物不多,但是中医药在儿科方面,尤其是在外感性疾病方面有优势。儿童的体质是骄阳,比较娇气。比如这一波疫情中,广东高烧的患儿较多,中医药的治疗效果非常好,我们用麻杏石甘汤和银翘散组成健儿解毒方,大多数患者可以在24小时、36小时内把体温降下来,留下一点咳嗽,很快就能康复了。但是由于儿童病情进展非常快,如果持续高烧,并且出现一些抽搐、惊厥等情况,要尽快去医院。儿童的病情有来得快、去得快的特点,所以要关注好患儿体温的情况。
中医药在这几千年来治疗孕妇的过程中,都是用中医药,因为中医药里面对于孕妇或者胎儿有影响的药物已经列得很清楚,所以我们在治疗孕妇的高危症状时,针对高烧、剧烈咳嗽、便秘这三个主要症状,中医药的效果非常好,我们就选用中医药药典里面记载的,对孕妇、胎儿没有影响的药物,现在也在广泛使用,有很好的效果。如果出现高烧持续不退或者出现并发症,一定要去医院诊治。另外,孕妇服用这些中药,要在医生指导下服用,会取得很好的效果。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)