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
当我们可以享受人工智能的服务,人类能变懒吗?******
中新网北京12月10日电 “我对人工智能持非常乐观的态度,让人工智能服务好人类,符合我们所有人的共同利益。我们要让其变为现实。”
12月9日,国际人工智能协会前主席约兰达·吉尔在2022人工智能合作与治理国际论坛的主题论坛“人工智能引领韧性治理与未来科技”上如是表示。
2022人工智能合作与治理国际论坛由清华大学主办、清华大学人工智能国际治理研究院(I-AIIG)承办,中国新闻网作为战略合作伙伴。
国际人工智能协会前主席约兰达·吉尔作视频发言。主办方供图在约兰达·吉尔看来,当前人工智能技术的发展,将提升人类的科研效率。
“现在的科研实验室,90%的时间都是花在了重复性、枯燥的、繁琐的工作,这样的业务模式并不好。”
她指出,科学的效率不应该这么低。“我们必须相信,如果我们能够把科学家在实验室中的枯燥工作,转化为自动化,人类就能够把更多时间花在有趣的事情上。”
这同时意味着,对人类的要求也提高了。
世界工程组织联合会前主席、中国新一代人工智能发展战略研究院执行院长龚克作视频发言。主办方供图世界工程组织联合会前主席、中国新一代人工智能发展战略研究院执行院长龚克就认为,“当我们看到AI发展能够成为未来科学家的时候、能够成为越来越有用工具的时候,人如果要过一个有意义、有价值的一生,其实对我们的科学知识水平、道德水平提出了更高的要求。”
他直言,因为人类要去驾驭一个更有能力、更强大的的工具。“并不是说有了强大的工具,人就可以变得懒惰,人应该变得更聪明。”
联合国助理秘书长、联合国开发计划署政策与方案支助局局长徐浩良指出,“我们在呼吁制定国际标准,确保人工智能具有包容性、问责性和韧性。很多人提到人工智能的伦理标准等等,我们认为包容性在政策讨论及实践中都至关重要,所以社会要能够理解其收益和风险。”
显然,人类在获得人工智能“服务”的同时,如何防范由此带来的“风险”同样应引起关注。
约兰达·吉尔直言,安全系统的建立对于人类和设施的安全非常重要。“如果没有人工操作员的话,它是无法保证安全的。但现在有很多人工智能在安全方面的系统在没有得到足够提前训练的情况下,就被部署出去了,这是非常值得关切的。”
美国国家工程院外籍院士、北京智源人工智能研究院理事长张宏江作视频发言。主办方供图美国国家工程院外籍院士、北京智源人工智能研究院理事长张宏江提出,人类在设计人工智能系统时,要考虑到人工智能系统本身知道自己需要由人类介入,这是非常重要的一点。(完)
中国网客户端 国家重点新闻网站,9语种权威发布 |