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
最新研究：1600万年前中国北方与南亚和非洲嵌齿象类直接交流******
中新网北京2月3日电 (记者 孙自法)记者2月3日从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)获悉，该所科研人员领导完成的甘肃临夏盆地嵌齿象类生物地层和生物地理研究最新进展显示，在1600万年之前的早中新世，中国北方与南亚和非洲的嵌齿象类组成比较相似，反映出三者之间嵌齿象类可以直接交流。同时，中国与北美动物群在1500万-1300万年前联系密切。
该研究还表明，与中国北方不同，中国东部、日本、东南亚却与西欧的嵌齿象组合相似，均以高度丘型的嵌齿象属为主导。其中，中国东部和日本的代表类群介型嵌齿象有可能是剑齿象科的祖先。
这项嵌齿象类演化、扩散研究的重要成果论文，由中科院古脊椎所王世骐研究员、李春晓博士联合甘肃省博物馆李岩副研究馆员、天津自然博物馆张晓晓馆员共同完成，近日以临夏盆地地层古生物专辑中一篇，在俗称《三古》杂志的国际专业学术期刊《古地理学、古气候学、古生态学》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)发表。
嵌齿象类在早-中中新世的扩散模式和组合特征。 中科院古脊椎所 供图王世骐称，此次研究不但总结了临夏盆地嵌齿象类的演化支系、演化序列及其生物年代学意义，也是嵌齿象类在早-中中新世全球扩散模式的提炼和总结。
他介绍说，嵌齿象类是长颌的丘型乳齿象，中间颊齿有3个齿脊，它自2000万-1900万年前的早中新世从非洲进入欧亚大陆，迅速在全球扩散，在这一过程中产生了单系的豕棱齿象科、铲齿象科和并系的嵌齿象科3个支系，后者为真象的基干类群。这3类嵌齿象主要以下颌和门齿的形态相区别，反映出它们不同的取食方式及适应不同生存环境。
甘肃临夏盆地具有比较完整的、约1900万-1300万年前早中新世晚期-中中新世(除最晚期)的连续地层，其中发现3科4属共8种嵌齿象类化石，为中国同期地层中嵌齿象类多样性最高的地区之一，包括豕棱齿象科的广河“豕棱齿象”；铲齿象科的短吻“原直齿象”、维曼“原直齿象”、同心铲齿象、格氏铲齿象；“嵌齿象科”的窄齿嵌齿象相似种、意外嵌齿象、塔氏嵌齿象。
王世骐指出，对临夏盆地嵌齿象类化石，研究团队揭示出多项专业分类问题，并依据其演化水平将嵌齿象从下至上分为3个组合：
一是最下部的古城动物群包括广河“豕棱齿象”、短吻“原直齿象”、窄齿嵌齿象相似种、意外嵌齿象4种嵌齿象类，可与南亚2000万-1800万年前、非洲1800万-1700万年前地点的嵌齿象组合对比，辅以古城动物群的小哺乳组合，将其时代定为1900万-1800年前。
二是中部的石那奴动物群包括维曼“原直齿象”、同心铲齿象、意外嵌齿象、塔氏嵌齿象4种组合，它们与一些非洲和欧洲早-中中新世之交的动物群有一些相同成分，辅以石那奴动物群的小哺乳组合，将其时代定为1700万-1500万年前，恰对应于中中新气候适宜期。
三是最上部的曾家-老沟动物群仅包括格氏铲齿象和塔氏嵌齿象两种，依据该动物群其他大小哺乳动物组合，将其时代定为1500万-1300万年前，对应中中新气候转折期。该动物群嵌齿象组合独特(铲齿象占绝大多数)，不见于欧洲、非洲、南亚，但与北美稍晚的嵌齿象类有共同成分，包括都具有铲齿象和亚丘型化嵌齿象的组合，这反映出中国与北美动物群在这一时期的密切联系。
王世骐表示，在距今1600万年之后的中中新世，中国北方逐渐出现铲齿象占绝对优势的情形，但铲齿象很少扩散到中国及中亚以外的区域。铲齿象是适宜开阔地带取食草本植物的类群，它的繁盛反映出中国北方及中亚地区由于青藏高原隆升导致开阔生境占据优势的生态特征。此外，北美独有的巨门齿象和真门齿象，虽然缺失下门齿，但它们的颊齿型态可以追溯到中国北方的“原直齿象”属。(完)
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