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
东西问|徐华清:全球气候危机加剧,联合国气候大会能否变承诺为行动?******
中新社北京11月12日电 题:全球气候危机加剧,联合国气候大会能否变承诺为行动?
——专访联合国气候变化大会中国代表团随团专家、国家应对气候变化战略研究和国际合作中心主任徐华清
中新社记者 阮煜琳
11月6日至18日,《联合国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会(COP27)在埃及海滨城市沙姆沙伊赫举行。2022年以来,极端天气频发、乌克兰危机、能源危机在欧洲蔓延等,都让全球应对气候变化的未来更加充满不确定性。在此背景下,国际社会对本届联合国气候变化大会高度关注。
资料图。“保温”防融化 瑞士为阿尔卑斯最古老冰川盖上毯子。近日,正在埃及沙姆沙伊赫参加联合国气候变化大会的徐华清接受中新社“东西问”书面专访,就当前全球气候变化领域诸多热点问题给予解答。徐华清是联合国气候变化大会中国代表团随团专家、国家应对气候变化战略研究和国际合作中心主任,曾被政府间气候变化专门委员会(IPCC)授予2007年诺贝尔和平奖的贡献奖,2000年起参加中国政府气候变化谈判代表团谈判及专家组工作。
现将访谈实录摘要如下:
中新社记者:全球能源形势不容乐观,欧洲一些国家考虑重新增加传统能源使用,这是否会增加全球应对气候变化的不确定性?
徐华清:乌克兰危机以来,欧亚地缘政治格局发生深刻改变,特别是欧盟坚定推行“去俄罗斯化”能源政策,跟随美国通过了对俄的数轮制裁,造成全球能源供应安全问题显现。
对于欧洲国家而言,能源供应的不确定性加剧了欧洲能源困境,威胁欧盟能源安全,也暴露出欧洲能源结构的脆弱性和能源转型过程中结构性矛盾,不仅给欧洲的能源安全战略带来重大影响,也对欧洲的气候政策带来一定挑战。
当地时间7月31日,德国柏林,为节约能源,柏林标志性建筑立面照明在夜间明显减少。图片来源:ICphoto德国等主要成员国开始寻求重启煤电,引发国际社会对欧盟气候政策倒退的高度关注。如果欧洲实施更加激进的可再生能源政策,可能反而促进欧洲可再生能源加速发展,成为促进欧洲绿色新政的“加速器”,也有利于欧盟长期气候目标的实现。
中新社记者:今年联合国气候变化大会是在发展中国家举行,是否意味着本次会议更聚焦于经济发展水平较低、对气候灾害适应性更脆弱的发展中国家群体的关切?
徐华清:COP27在埃及沙姆沙伊赫举行,受到了国际社会的高度关注。本次会议在发展中国家召开,应当切实地回应发展中国家的关切,反映发展中国家的诉求。我们期待与各方一道将COP27打造成为以“落实”为主题,以发展中国家最为关心的适应和资金为成果亮点的大会。
适应是发展中国家的核心关切,长期以来在多边进程中没有得到应有的重视。COP27应着力推动“格拉斯哥-沙姆沙伊赫全球适应目标工作方案”取得实质成果,为明年在COP28达成有力度、可操作的全球适应目标奠定坚实基础。中方支持联合国秘书长古特雷斯关于建立全球早期预警系统的倡议。发达国家要加大对发展中国家适应行动的资金支持力度,提出适应资金翻倍的路线图。
中新社记者:大会主席国埃及将本次大会的口号定为“共同实施”,本届大会为什么如此特别强调“实施”“落实”和“行动”?
徐华清:《巴黎协定》是全球气候治理多边进程的一个重要里程碑,《巴黎协定》不仅基于科学、基于规则,也展现了最大的包容性、可达性,协定提出的“在本世纪末将全球温度升幅与工业革命前相比控制在2℃以内、并力争控制在1.5℃之内”的目标,是现实的,也是符合实际的。
当地时间2022年8月7日,荷兰奈梅亨,船只停在干涸的河道上。实现《巴黎协定》确定的长期目标,首先要求发达国家在深度减排上作出表率,这是早日实现全球净零排放的关键,而国际社会实现雄心的关键,则在于各国采取有力度的具体行动。我们认为空喊口号不是雄心,落实目标才能展现真正的雄心,这也是COP27将落实作为主题的意义所在。
目前大多数缔约方已提出了各自的国家自主贡献目标。提出目标是重要的,但同样重要,甚至更加重要的是切实将目标落实到行动上,这是有效应对全球气候变化的根本出路。COP27应当倡导各方将已经提出的国家自主贡献目标转化为有效的政策、扎实的行动、具体的项目,而不是现有的目标还没有落实又急于提出新的目标。
《联合国气候变化框架公约》(以下简称《公约》)是国际社会应对气候变化的法律基础。今年是《公约》达成30周年,各方应当以此为契机,坚持《公约》的主渠道地位,坚持《巴黎协定》“加强《公约》实施”的定位,全面准确落实《公约》及其《巴黎协定》的目标原则,特别是共同但有区别的责任等原则和国家自主贡献的制度安排,坚持“2(摄氏,下同)度以内、争取1.5度”的全球温控目标,共建公平合理、合作共赢的应对气候变化全球治理体系。
中新社记者:在2009年哥本哈根气候峰会上,发达国家承诺到2020年将对低收入国家的气候资金支持增加到每年1000亿美元。这个承诺至今没有兑现,这给全球应对气候变化带来什么影响?
徐华清:在资金问题上,发达国家在2009年作出到2020年每年提供1000亿美元资金支持的承诺,但迄今尚未兑现。这不仅对发展中国家开展气候行动造成了严重影响和阻碍,还严重损害了发达国家和发展中国家之间的政治互信。我们敦促发达国家尽快兑现每年1000亿美元的资金支持承诺。
目前很多发展中国家的自主贡献都提出了对发达国家资金支持的要求,发达国家应当根据发展中国家的需求,以1000亿美元为起点制定更富雄心的2021年-2025年气候资金路线图以及2025年后发达国家新的集体量化资金目标,以增进南北互信和行动合力。
中新社记者:您多次参加联合国气候变化大会,如何评价在全球应对气候变化进程中的中国贡献?
徐华清:中国气候变化事务特使解振华日前指出,中国近十年积极建设性参与和引领全球气候治理,取得了重要成果。在中共中央、国务院的领导下,取得标志性成果是《巴黎协定》,就2020年后强化气候行动与合作作出安排:
一是具有最大包容性,达成了照顾各方核心关切的法律形式。二是坚持公约原则,减缓、适应、资金、技术、能力建设、透明度等各要素体现了“共同但有区别的责任”。三是达成“低于2度之内、争取1.5度”的长期目标,彰显了全球绿色低碳发展的潮流。四是确立“自下而上”自主决定贡献模式,形成各方结合国情积极行动的局面。五是确保实施的可持续性,建立了五年盘点持续提高力度的机制。六是建立行动与支持相匹配的机制,帮助发展中国家不断提高能力。
气候变化是全人类面临的严峻挑战,应对气候变化是人类共同事业,也是中国可持续发展的内在要求。中共十八大以来,中国实施积极应对气候变化国家战略,加快推进低碳发展,引导应对气候变化国际合作,积极参与并引领全球气候治理,成为全球生态文明建设的重要参与者、贡献者和引领者。特别是2020年中国作出了碳达峰碳中和重大宣示,展示了中国作为负责任发展中大国,走绿色低碳发展道路、与国际社会携手应对气候变化、共同推动构建人类命运共同体的坚定决心和信心。
中新社记者:中方在COP27发挥什么作用,对大会有何诉求和期待?
徐华清:中方愿意发挥积极建设性作用,与各方一道按照公开透明、广泛参与、缔约方驱动、协商一致的原则,共同推动COP27取得反映发展中国家关切、符合发展中国家利益的积极成果,努力将COP27打造成以“落实”为主题,以适应和资金为成果亮点的大会,支持埃及举办一届成功的缔约方大会。
在这里我也想强调,气候变化事关人类未来,应对气候变化是人类共同事业,只有各方通力合作才能有效应对。(完)
受访者简介:
徐华清,2018年1月任国家应对气候变化战略研究和国际合作中心主任。主要研究领域为能源环境和气候变化战略及政策,主持完成了科技部国家重点基础研究发展计划“我国2020年温室气体控制目标、实现路径及支撑体系”(首席科学家)等重大项目,曾被IPCC授予为2007年诺贝尔和平奖贡献奖。2000年起参加中国政府气候变化谈判代表团谈判及专家组工作。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |