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

育国之栋梁 造国之重器——同济大学深入学习贯彻党的二十大精神******

　　【奋进新征程 建功新时代·深入学习贯彻党的二十大精神·同济大学】

　　光明日报记者 颜维琦 光明日报通讯员 黄艾娇

　　“争做新征程上的追梦奋斗者，勇于把个人奋斗融入中华民族伟大复兴的壮阔征程中；争做新征程上的实干担当者，努力成为以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的先锋力量。”前不久，同济大学党委书记方守恩以“踔厉奋发新征程 勇毅前行向未来”为主题，为青年学子宣讲党的二十大精神。这既是一堂大思政课，也是一堂面向全体学生党员和入党积极分子的党课。

　　连日来，同济大学迅速兴起学习宣传贯彻党的二十大精神热潮，师生纷纷行动，反复研读党的二十大报告、成立师生宣讲团、推进二十大精神“三进”，在学深、悟透、做实上下功夫。师生们表示，将以更加昂扬的姿态奋楫扬帆再出发，在中国特色世界一流大学建设新征程中展现更大作为，为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴贡献更多智慧和力量。

同济大学海洋与地球科学学院教授翦知湣（右）带领团队成员进行科研攻关。资料图片

　　推动党的二十大精神入脑入心

　　10月25日，同济大学召开党委理论学习中心组（扩大）学习会，传达学习党的二十大精神。同济大学党委书记方守恩领学党的二十大报告。党的二十大代表、同济大学校长、中国工程院院士陈杰传达党的二十大精神。与会人员表示，党的二十大报告首次以专章对教育、科技、人才进行一体部署，要不负使命、不负期待，把党的二十大精神贯彻落实到各项工作中，奋力推进中国特色世界一流大学建设，为加快建设教育强国、科技强国、人才强国作出新的更大贡献。11月1日，同济大学召开全校大会，对深入学习宣传贯彻党的二十大精神作出全面动员部署。

　　11月18日，学习贯彻党的二十大精神中央宣讲团报告会在同济大学举行，中央宣讲团成员，中国工程院党组书记、院长李晓红作宣讲报告。来自全国各地的80余名中国工程院院士、中国工程院机关干部，以及同济大学党委理论学习中心组成员、部分职能部处负责人和教师代表等参加了报告会。

　　“要增强全民的安全忧患意识，坚定不移贯彻总体国家安全观，统筹发展和安全，建设更高水平的平安中国，以新安全格局保障新发展格局。”11月25日，学习贯彻党的二十大精神暨“国家安全现代化与全面建设社会主义现代化国家”学术研讨会在同济大学举行，这为深入学习贯彻党的二十大精神提供了学术新视角新思路。同济大学学习贯彻党的二十大精神宣讲团成立以来，校领导、各职能部门和学院负责同志及专家纷纷行动，面向全体师生，有针对性地开展宣讲。

　　“巍巍宝塔山，滚滚延河水。1935年至1948年，延安这片红色热土见证着一段峥嵘岁月。”11月10日晚，同济大学两名大一新生担任主播，带领观众“云上”观看在学校展出的“延安精神永放光芒”主题展。用青春声音传播时代强音。同济大学时代声音传播社联合“理论+”宣讲团等开展学习宣传贯彻党的二十大精神的系列宣讲会，推出“1+10”系列课程，以“数说二十大报告”作为总述，还包括“全面从严治党永远在路上”“历史主动精神涵养新时代青年担当”等10个专题课程。

　　如何推动党的创新理论最新成果进教材、进课堂、进头脑？学校马克思主义学院集体备课，共同研讨推动党的二十大精神“三进”的策略和方法。12月3日，学习贯彻党的二十大精神暨“新时代课程思政教学设计与创新”学术研讨会在同济大学举行，这为推动党的二十大精神和习近平新时代中国特色社会主义思想“三进”、推进新时代课程思政高质量发展开拓了新思路。

　　“备受鼓舞，也深感使命在肩。我将把青春奉献给乡村振兴与文化遗产保护事业，做乡土中国的守护者、传承者、弘扬者，让中华文脉永续传承。”同济大学建筑与城市规划学院2019级博士研究生崔家滢说。

同济大学上海自主智能无人系统科学中心。资料图片

　　以更强使命担当培育国之栋梁

　　强化基础学科专业建设，推动学科专业交叉融合，推进本研贯通式人才培养……近日，在全校广泛开展教育思想大讨论的基础上，同济大学发布《关于全面提升人才培养质量的若干意见》，贯穿“招生—培养—深造—就业—校友”人才成长全链条。

　　2022年秋季学期，同济大学新成立的国豪书院迎来首批345名学子，开启培养拔尖创新人才新模式。一批心怀使命、志趣高远、潜力突出的学生，分别进入工科试验班（国豪精英班）、医学试验班（国豪精英班）和“强基计划”。书院着力培养具有深厚科学素养、前瞻性科学判断力、突破性学术创新能力、大团队组织领导能力的未来科学家。

　　“党的二十大报告为我国教育和科技发展指明了前进方向。我们要始终牢记为党育人、为国育才光荣使命，加强基础学科建设，持续增强卓越拔尖人才培养能力，努力做学生为学、为事、为人的大先生。”同济大学先进技术研究院院长、物理科学与工程学院教授王占山说。

　　依托同济大学今年成立的我国首个中德博士生院、首个中德合作学科交叉的国际科研合作平台——中德联合研究中心（同济大学），中德携手推进科教融合的高层次人才培养。11月29日，由教育部主办、同济大学承办的2022国际产学研用合作会议，也是同济大学中德博士生院的一次选题对接会。中德合作导师围绕细化博士生联合培养的选题和方案进行对接交流，联手培养两国发展需要、引领未来的拔尖创新人才和专业精英。

　　为实现高水平科技自立自强贡献力量

　　“党的二十大报告首次专辟一章对‘实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑’进行阐述，深刻体现了习近平总书记对教育的关心重视一以贯之。”陈杰说，我们要发挥高水平研究型高校的整体优势，主动面向国家战略需求，勇于站在国际科学前沿，实现重大原始创新突破；推进学科交叉融合，实施重大科技协同攻关；进一步加强有组织科研，加快关键核心技术突破；构建学科链对接产业链的产教融合新机制，支持和引领产业发展。

　　国家所需，科研所向。近年来，同济大学交出一张张亮眼的科研成绩单，在港珠澳大桥、北京大兴国际机场及雄安新区建设中，在脱贫攻坚、乡村振兴、海洋强国和交通强国建设等主战场，“同济元素”分外耀眼。

　　今年以来，同济大学一批来自不同学科领域的高水平科研创新成果接连发表于国际顶级学术期刊。生命科学与技术学院高绍荣/高亚威教授团队与美国科学家合作研究成果发表于《科学》，该研究为进一步解析生命过程的分子调控机制提供了新的学术视角。医学院、附属东方医院章小清教授课题组和美国科学家合作研究成果发表于《自然》，研究团队发现关联学习记忆的关键神经元。海洋与地球科学学院翦知湣教授团队研究成果发表于《自然》，首次从能量学角度阐释了气候演变的低纬驱动。

　　“我们要坚决把学习贯彻党的二十大精神转化为推动新时代科技创新、攻克干细胞领域关键技术的实际行动，加强基础原创性、引领性科技攻关，奋勇攀登世界科技巅峰，为国家高水平科技自立自强贡献力量。”高绍荣说。

　　不久前，由同济大学牵头建设的无人系统多体协同重大科技基础设施一期建设项目启动。这一人工智能领域重大科技基础设施建成后，将成为人工智能原创理论突破和关键技术验证的重要实验装置，支撑无人系统核心共性技术突破。

　　“学习贯彻党的二十大精神，让我们深切感受到肩负的历史责任。”中国科学院院士、同济大学土木工程学院教授李杰表示，我们要强化“四个面向”的意识，大力弘扬科学精神，加强原始创新，努力实现更多“从0到1”的突破。

　　《光明日报》（ 2022年12月22日 05版）