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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

马瑜婷代表：以源头创新守护人民生命健康******

　　【奋进新征程 建功新时代·二十大代表在基层】 

　　光明日报记者 苏雁 光明日报通讯员 姬尊雨

　　“身为科技工作者队伍中的一员，党和政府对科技创新的高度重视，对科研工作者的关心爱护，新时代科技改革发展的历史成就，我亲身经历、感受至深。”连日来，党的二十大代表、中国医学科学院苏州系统医学研究所（以下简称“系统所”）研究员、执行副院长、免疫平台主任马瑜婷积极与干部群众交流传达党的二十大精神，日程排得满满当当。

马瑜婷代表在实践活动上与青少年交流。资料图片

　　根据报告对象的不同，马瑜婷不断调整讲话稿，辗转各地为不同年龄、行业人群宣讲党的二十大精神。

　　11月11日，系统所报告厅，马瑜婷为南京师范大学苏州实验学校等学校的少先队员们上了一堂别开生面的“队课”。

　　“同学们的爸爸妈妈在小时候吃过一种‘糖丸’，这种美味的药其实是预防脊髓灰质炎的口服疫苗。”马瑜婷在面向中小学生的报告会中，总是以故事开头。“‘糖丸爷爷’顾方舟老先生就是我所在的中国医学科学院的老院长。上个月，我有幸在人民大会堂现场聆听了党的二十大报告，我国对科技创新、人才培养都非常重视。希望同学们未来报考医学院校，加入科技创新的队伍。”听到这里，现场的孩子们都鼓起了掌。

　　走上系统所8楼，两侧走廊上印有课题组简介，其中有一句话：“实验难免有失败，但科研没有死胡同，潜心思索的人总会迎来柳暗花明。”这是马瑜婷的工作信条。

　　课题组实验室对面，就是马瑜婷的办公室。距离仅七八步，她每天要往返无数遍，做实验、分析数据、指导研究生……“近期，我们经过大量的药物筛选，发现传统中药成分三氧化二砷能高效诱导免疫原性细胞死亡。我们建立了基于三氧化二砷的治疗性全细胞肿瘤疫苗制备技术和质量控制标准。这一个性化肿瘤疫苗不仅易于制备，而且抑癌效果显著，和PD-1单抗联合使用，能发挥1+1>2的抗癌效果。这是‘老药新用’的一次大胆尝试。”马瑜婷告诉记者。

　　坐落于苏州工业园区的系统所，是由中国医学科学院北京协和医学院与江苏省、苏州市、苏州工业园区合作共建的新型研究机构。2014年系统所注册成立，次年，马瑜婷放弃国外优渥的待遇回国，并作为首批员工加入。系统所成立之初，实验用具等配备不够齐全，“一开始经常得拎着冰盒到处租用设备做实验”。如今的系统所，已发展成为颇具影响力的生物医药创新高地。

　　党的二十大报告提出“加快实施创新驱动发展战略”，最能引起马瑜婷共鸣，这也是她传达党的二十大精神的汇报重点。“科技创新贵在发现重大科学问题，产生原创理论，打破固有观念，迎难而上，聚焦突破。”马瑜婷说，2016年9月，中国医学科学院启动医学与健康科技创新工程（以下简称“创新工程”），以“揭榜挂帅”方式鼓励科研人员进行系统攻关。马瑜婷坦言，选准关键方向、给予充足的资金支持，创新工程能够让科研人员定下心来大胆探索、深入开展原始创新，避免在争取经费和“文山会海”中分散精力。

　　“手捧党的二十大报告，我们深切体会到党中央对于科技创新和健康中国的高度重视。”马瑜婷感慨，“国家大力支持科研的源头创新，鼓励发现原创靶点、机理和药物。我们团队的科研工作将着力推进创新药研发，以肿瘤免疫学守护人民生命健康。”

　　《光明日报》（ 2022年11月23日 05版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）