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

【这些年，我们创造的奇迹②】我国海水稻种植面积突破百万亩******

　　【这些年，我们创造的奇迹②】

我国海水稻种植面积突破百万亩

袁隆平院士夙愿正一步步成为现实

　　光明日报青岛1月11日电（记者崔兴毅、刘艳杰）曾经寸草不生的海滨滩涂，或是直泛盐花的盐碱地上，竟然能长出香喷喷的稻米。这是我国农业科技工作者创造的奇迹！最新统计显示，截至2022年年底，我国耐盐碱水稻（俗称“海水稻”）种植面积已突破100万亩！

　　我国有近15亿亩盐碱地，一向被视为“农业荒漠”，而在中国农业科技人员眼中，种植海水稻，是唤醒这一“沉睡”资源的重要方式。2012年，袁隆平院士牵头，在山东青岛组建海水稻研发团队，开始技术攻关。

　　“与普通水稻不同，海水稻必须具有一定的耐盐碱能力，可以在海滨滩涂、内陆盐碱地种植。最初的种质资源，是袁老从国内外一点点收集来的。在此基础上，我们通过基因测序技术，筛选出天然抗盐、抗碱、抗病基因的品种。目前，我们已经拥有种质资源近2000份。”青岛海水稻研究发展中心技术研发部部长万吉丽介绍，“不仅如此，种质的耐盐能力也不断提高,从最初的3‰，提高到现在的8‰。”

　　光筛选种质不够,还得改良土壤。为此，科研人员探索出一套以综合排灌系统、物联网传感器系统、大数据农业信息服务系统为基础的盐碱地改良技术。“通过地下传感器感知温度、碱度、生长态势等信息，并即时传送至大数据中心，通过AI和专家诊断系统，智能调控土壤盐碱度及水肥释放，让土壤和作物都‘活’起来。”万吉丽说。

　　2018年，精心培育的海水稻经历了最严峻的考验——在紧邻塔克拉玛干沙漠的新疆喀什岳普湖县恶劣的环境中试种。“当年亩产就达到300公斤，2019年以后，每年亩产都超过540公斤！”令全程参与该项目的山东省泰安市援疆指挥部技术人员王琦更加兴奋的是，“土壤盐碱度从之前的17‰降到2‰，还实现了一年之内稻麦两作！”

　　小小海水稻，打开中国粮食增产新版图。10年来，我国海水稻已从科研试验阶段进入规模化推广，实现了对全国四大类典型盐碱地的全覆盖。

　　2020年，袁隆平院士进一步在全国开展海水稻推广种植，启动“十百千”工程——当年完成10万亩海水稻种植、100万亩盐碱地综合利用、1000万亩可利用的盐碱地储备。该工程计划用8到10年时间，改造一亿亩盐碱地,实现盐碱地变粮仓。

　　“目前，这一工程正在稳步推进。‘改造一亿亩盐碱地，多养活8000万人’是袁老的夙愿。我们离实现这个目标越来越近！”万吉丽信心满怀。

　　《光明日报》（ 2023年01月12日 01版）