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
他们是“看不见”的“110”警察******
■编者按
2020年7月21日,国务院发布《国务院关于同意设立“中国人民警察节”的批复》,自2021年起,将每年1月10日设立为“中国人民警察节”。这是国家层面专门为人民警察队伍设立的节日。
2023年1月10日是第三个中国人民警察节。
回顾过去的一年,人民公安圆满完成党的二十大、北京冬奥会和冬残奥会等安保工作,更好统筹疫情防控和经济社会发展;国家安全机关人民警察坚决维护国家主权、安全和发展利益;人民法院、检察院司法警察履行警务保障职责、护卫公平正义;司法行政系统人民警察确保刑罚公正执行,做好罪犯改造工作……他们在各自岗位上默默耕耘,展现出党领导的社会主义国家人民警察克己奉公、无私奉献的良好形象。
本报编辑部特推出中国人民警察节专题报道,以文字和影像记录法治中国画卷中那抹“藏蓝色”。
接报警情后,他们调配警力、协调资源,一举一动牵动着全局。相比一线出警民警,他们常年隐于幕后,可谓“看不见”的“110”
图为白冰(右一)在北京市东城区公安局指挥处值班科长办公位上工作。 刘聪 摄
《法治周末》记者 尹丽
无人不知“110”。
在“110”战线上,相比直面警情的派出所民警,负责指挥调度的警察们常年隐于幕后。他们的故事同样令人感动,却鲜为人知。
在第三个中国人民警察节到来之际,《法治周末》记者走进北京市公安局东城分局,请东城分局指挥处指挥调度科科长白冰讲述了他和他的同事们的“110”工作。
白冰是北京市公安局东城分局指挥处指挥调度科科长,在“110”战线上坚守了二十余年。在警情处置过程中,这个科室正如其名,发挥着“指挥棒”的作用。也就是说,只要有警情接入东城分局,白冰和他的同事们就会盯办。接报警情后,他们调配警力、协调资源,一举一动都牵动着全局。相比一线出警民警,他们常年隐于幕后,可谓“看不见”的“110”。
从“坐不住”到“沉下心”
白冰留着利落的“板寸”,工作时不管去哪儿都是一溜小跑。在东城分局,熟悉他的同事们对他有着同样的印象:“无论走到哪儿,都带着本儿和笔。”
对白冰而言,这再正常不过了。接到警情后,他需要记录所有关键、重要的信息,并不断更新情况进展。而往往一起警情尚在处置过程中,另一起甚至另几起又发生了……
“这就是一份‘费本儿’‘费键盘’的工作。”接受采访时,白冰微笑着说。工作至今,他写下了二三十本工作笔记,记不清换了多少个电脑键盘。
2002年7月警校毕业后,19岁的白冰分配到指挥中心工作。刚到工作岗位上,他就感到不适应,最大的表现是“坐不住”。
入职前,先后在两家基层派出所实习的白冰,已经习惯了“每天跑跑颠颠,什么活儿都干”的日子。可在指挥中心的这份新工作,需要成天守着电脑、电台、电话。一动一静,截然不同。
从坐不住,到沉下心;从需要师傅手把手地教,到可以独当一面处理警情,白冰坦言,这个过程自己花了将近一年时间。在师傅周传豹眼中,白冰不仅聪明,而且肯学。颇令他骄傲的是,白冰作为自己的徒弟,现在仍然坚守在指挥岗位,一干就是二十多年,这无疑是一种可贵的坚守和传承。
白冰觉得,当年师傅的“传帮带”,像极了电视剧《人间正道是沧桑》里提到的“练兵七法”:“一、我做给你看;二、你做给我看;三、讲评;四、我再做给你看;五、你再做给我看;六、还是讲评;七、你再做。”在不断学习和实践中,一年倏地过去了。
采访间隙,白冰和周传豹感叹着时光的流逝。白冰笑着抬起一只手,向师傅比划着自己刚参加工作时,周传豹儿子的身高。仿佛时间只是轻轻一晃,当年才上小学的那个男孩,现在都已经成家了。而白冰的女儿,现在也已经上小学五年级——那是一个梦想“在故宫里当警察”的女孩。
“良心活儿”与“会干活儿”
指挥调度科工作的主阵地是一个灯火通明的大厅。无论白天还是黑夜,这里的灯常年亮着。在这里工作的警察们,自然也无法感受到天色变幻。但在一张张办公桌上,电台、电脑、电话的另一端,却那样真实、密切地与人间冷暖相连。
对于有着二十余年工作经验的白冰来说,哪怕他早已见惯大小警情,每当新的警情接入,还是会有一种紧迫感油然而生。在他看来,指挥调度科的工作绝对是份“良心活儿”。很多时候,警情未必是大案要案,但同样关乎着鲜活生命的存亡。
2021年冬季的一天下午,有人报警称一位患有阿尔茨海默症的老人走失。白冰在接到警情后,脑海里立马闪过一件事:天气预报称,当晚北京大风降温。这意味着,如果不能尽快找到老人,无处避寒的老人恐怕会有生命危险。白冰不敢怠慢,他坐在值班科长的办公桌前,不停调阅、查找监控探头记录下的画面,指挥相应派出所进行查找……白冰的努力没有白费,拄着拐杖行走在非机动车道上的老人,很快就被警方找到了。
除了“良心活儿”,“会干活儿”是白冰对工作要求的另一层领悟。
发生在几年前的一起抢劫警情,令白冰印象深刻。犯罪嫌疑人抢劫后,乘坐出租车逃跑。白冰回忆,案发当天,北京警方接到群众的报警电话。之后,他和同事们火速展开行动:通过电台布警、调集监控录像、进行周边布控……从接到第一通报警电话到将嫌疑人抓捕归案,仅仅用时17分钟。
2022年,一名诈骗嫌疑人从外区逃窜至东城。白冰在接到相关警情后,通过调集监控探头画面等方法,查找犯罪嫌疑人踪迹。结果,短短十分钟,他就锁定了犯罪嫌疑人的位置。在联系派出所后,很快将嫌疑人抓获归案。事后,他和同事开玩笑:“别忘了,送我一面锦旗。”虽然,他和同事们从未得到过锦旗,早已习惯“深藏功与名”。
在日常的情况下,白冰会直接与报警人进行联系。一次,因为走失老人的信息不全,需要补充信息,白冰给老人家属打去电话。电话中,他一方面安抚走丢老人家属的情绪,另一方面,迅速将老人先前被遗漏的重要信息录入系统,以便派出所快速找到走失老人。十分钟后,家属特意给白冰打来电话表示感谢,告诉他老人在自家楼下找到了。
警察日亦是“平凡工作日”
出生于1990年的陈浩从派出所遴选到指挥调度科工作已有两年时间。他清晰地记得,两年前,自己刚走进大厅时,白冰向他介绍工作内容的画面:“几乎每5分钟,讲解就被打断一次——因为他有紧急的事情要忙。”值班科长坐席电脑键盘上的字母,是这场断断续续讲解的见证者——它已经被敲击得失去了颜色。
起初,了解到指挥调度科的工作时段安排,陈浩有些“轻敌”。他暗想:“这么长的时间怎么熬?”哪知真正投入工作后,这里成为了他心中的“战场”,接连不断的忙碌中,时间流逝得悄无声息。
作为白冰的徒弟,陈浩对这位工作细致、态度温和的师傅很是佩服。他举例说,在应急处突工作中,白冰作为牵头人,总能有条不紊地多条线展开工作,最终实现快速抓捕犯罪嫌疑人。白冰的敬业精神也深深地影响着他,“在盯问案件时,各方面情况掌握得特别详细、周全”。
“不折不扣的实战派,兢兢业业的工作者。”陈浩总结道。
接受《法治周末》记者采访时,陈浩先是小跑着去了趟厕所,坐下后放松了一下自己的脖子。听记者问及,他才不好意思地笑着解释:“干我们行,容易落下职业病。”
对于时常连轴转上24小时甚至48小时的工作状态,白冰习以为常。就连妻子也习惯了他的忙碌。难得晚上九点到家,妻子会惊讶地问:“今儿怎么回家这么早啊?”如今,他经常在后半夜值班。有段时间,“110”报警的提示音时常出现在他的梦里。他一下子从梦中惊醒,以为又有新的警情摆在自己面前。
随着工作愈发忙碌,白冰感到与女儿的关系不似从前那样亲密。在女儿飞速成长的日子里,他总是深夜才回到家中。可那时,女儿早已睡下。不过,但凡有一点闲暇,白冰都给了女儿:他让妻子在家好好休息,然后自己陪女儿打羽毛球、去书店、逛博物馆。哪怕只是和家人一起吃顿饭,白冰也会和妻子“聊聊什么是对的,什么是错的”,以期对一旁的女儿进行引导。
谈及即将到来的警察节,白冰脸上再次展露出笑容。于他而言,这个节日无疑意味着警察的骄傲与荣光,但这个日子也通常是一个他和同事们争分夺秒、全力以赴的“平凡的工作日”。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)