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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

东夏国南京城破城之门遗迹被发掘******

　　光明日报长春1月11日电 见习记者李层、记者任爽从吉林省文物考古研究所获悉，2020年度“全国十大考古新发现”之一——磨盘村山城遗址在被确认为东夏国南京城故址后，又在2022年度考古工作中有了新收获：元军攻进东夏国南京城破城之门遗迹被首次发掘，进一步印证了史料中当年此城被攻克的相关记载。

　　磨盘村山城遗址位于吉林省图们市长安镇磨盘村一处独立山体上，扼守延吉盆地最东缘，北、东、南三面被布尔哈通河环抱，地势险要，易守难攻。遗址自2013年以来由吉林省文物考古研究所进行考古发掘，发现早晚两期遗存。其中，晚期遗存即为东夏国南京城故址。

　　东夏国是13世纪中国东北地区一个割据政权。东夏国的南京城是其在金、元交替时期割据偏安、据险自守的要地。1233年，元军攻破南京城，继而平定东夏国土。至此，东夏灭亡，存国19年。

　　磨盘村山城遗址平面近阔叶形，可根据自然冲沟划分为东、南、西、北、中5个区，包含城门、角楼、城墙、房址、蓄水坑及大型建筑基址等遗迹。《元史》关于当年攻陷南京城有记载：（查剌）从国王军征万奴，围南京，城坚如立铁，查剌命偏将先警其东北，亲奋长槊大呼，登西南角，摧其飞橹，手斩陴卒数十人，大军乘之，遂克南京。由此对比各区城门遗迹，考古人员发现西区3号门址位于山城西南部，与史料相吻合，推定其为东夏国南京城破城之门。该门址在2022年度首次被发掘。

　　通过考古发掘，考古人员在西区3号门址发现了早晚两期门道。其中，晚期门道由黄沙土平铺，比早期门道高出1.26米，正中立置将军石，且在将军石南北两侧各有一块门枢础石，是东夏国南京城西门。

　　磨盘村山城遗址考古发掘领队苗诗钰补充：“经测量，门道宽约2米、残高2米多，门枢础石石孔直径约13厘米，推测西门不通马车、规模较小。加之西门地势陡峭。更多兵力可能会向规模较大、地势平坦的东门、北门等需要重兵布防的地方倾斜。”

　　西门西侧依山势修建了一处似瓮城的区域。苗诗钰说：“这一区域面积较大，约有2万多平方米，防御功能不如东门、北门等处严格意义上的瓮城。此外，还在西门内东北处发掘了一处房址。该房址距西门不到10米，面积不足20平方米，出土了东夏国一定数量的铁镞、礌石等武器。从房址位置、面积和出土遗物来看，此处应为城门值守士兵住所。”

　　苗诗钰分析：“山城如史料中记载‘城坚如立铁’。相比东、南、北三面环河，且主要门址处设有瓮城、布兵较多的坚固城防，西门虽借山险固守，但防御功能和力量略显不足。元军当年极有可能在考虑这些因素后，采取了‘先警其东北’和‘登西南角’这样声东击西的战术，并成功破城。”

　　在磨盘村山城遗址2022年度考古工作中，共清理遗迹9处、出土遗物642件，主要以陶器、陶质建筑构件、铁器为主。除发掘西门外，考古人员在中区24号房址中发现了保存基本完好的U形火炕，出土了陶砚台等可复原陶器10件和铁矛、石棋子等遗物。24号房址所在建筑群内多处小型房址和空台地间隔分布，说明每个房址都规划了相应的功能区。考古人员据此推断此建筑群为兵营。

　　《光明日报》（ 2023年01月12日 09版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）