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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

上博东馆打造“开放型博物馆”******

　　在浦东新区花木社区，上海博物馆东馆正拔地而起。

　　步入场馆内部，与常见的博物馆不同，这里采用了开放式设计，其中多处设计别有洞天。

　　据了解，上博东馆预计今年年底开门迎接参观者。

　　“不像传统博物馆”

　　上博东馆建筑高度近45米，地上6层包括展示陈列、公众服务、库房及办公用房；地下2层则主要为学术报告厅、影院、活动教室等。

　　许多人印象中的博物馆，一般都采取了封闭式设计，大量采用人工照明，光线昏暗，而且空调温度偏低。据业内人士透露，其中重要原因是要确保文物安全。一些参观者趣言，“走进博物馆，就像走进尘封的历史”。

　　但许多经过上博东馆的人，对这一建筑的第一印象是“不像传统博物馆”。据介绍，外立面蜿蜒起伏的曲线，在设计上暗合上海这座城市“海陆交汇”的地理位置，也象征“勇立潮头”的精神。建筑内部设计与功能组织，也一改常见的博物馆封闭式流线设计，与城市空间有了更紧密的联系，力图为市民带来一座“开放型博物馆”。

　　走进上博东馆一楼连廊区域，顶部是一个174平方米的椭圆形玻璃穹顶，40米挑高的大厅，顶部玻璃穹顶达632平方米，建筑四面都设置了一定高度的玻璃幕墙，还有敞开式空间与外界连通，阳光能从四面八方透进博物馆内。上海博物馆馆长褚晓波表示，“我们在符合文物保护要求的前提下，希望有自然光透进来，这样观众在博物馆里参观会有多样性的感受。”

　　上博东馆西临杨高南路、北至世纪大道、东面是丁香路，与上海科技馆、东方艺术中心隔街相望。观众在博物馆里，不再仅仅是“进入尘封的历史”，也能从不同角度远眺城市景观、感受城市的脉动，让历史与当代生活交流共鸣。

　　据悉，由于建造年代等原因，上博人民广场馆没有设计专用通道，文物运输一般在晚上。而上博东馆将设置员工、文物专用通道，与观众通道分开，在不打扰观众参观的情况下大大提高文物运输的安全性。据透露，过去布展时曾发生过的拆门以搬运大体量文物的情形将成为历史。

　　多处设计“别有洞天”

　　一些途经上博东馆的市民发现，透过长方形外立面镂空的开放空间，能看到中间环绕而上的坡道。

　　据了解，这其实是一种传承。1996年开放的上博人民广场馆，建筑造型一大亮点是方形基座上托起圆柱形顶部，取“天圆地方”之意。而东馆的建筑主体呈矩形体块，中间嵌入圆形的旋转坡道，也是方和圆的结合。

　　东馆中间这一旋转坡道，其实是三楼通向五楼的休闲步道，开放后，这一巨型的旋转坡道很可能会成为上海新晋“网红打卡点”。

　　在靠近旋转坡道的区域，开放度更高，未来将开设一个针对少年儿童的探索宫。据透露，不同于一般的文物展厅，上博将在探索宫里融入“探索”理念，推出将人文、艺术、文明等内容结合在一起的项目，帮助少年儿童学习知识、拓展眼界、丰富体验，启发他们的探究性思维。

　　占地数千平方米的五楼露天区域则将复制仿造一组江南园林建筑，也是室内展厅向室外的延伸。观众在四楼展厅参观完江南文化主题展，可以步行至五楼，在园林的亭台楼阁之间眺望周围的城市脉动。上博颇受欢迎的“博物馆奇妙夜”活动，今后也将安排在这里举行。

　　上海博物馆前任馆长杨志刚曾透露过一段趣事：他在医院看病时，医生看到其病历卡上显示单位是上海博物馆，于是跟他说，“第一次谈朋友的地方就在你们上博。”

　　这让杨志刚感慨，未来观众除了参观展览，还能在博物馆空间里享受休闲、社交、餐饮等更多体验，“博物馆的功能应该是复合的，这就要求在建筑的布局、空间的营造里把它们充分考虑进去，让观众喜欢来且愿意经常来。”

　　“发掘呈现上海的文化”

　　据了解，上博东馆有大小展厅20余个，还设有大量教育体验场地，展示陈列区面积达3.36万平方米，预期每年观众接待量达500万人次。

　　据褚晓波介绍，上海博物馆以打造“世界顶级的中国古代艺术博物馆”为发展目标，上博东馆的建设也将坚持这一定位。未来将在上博东馆构建起以中国古代文化主题为核心的展陈体系，以常设展为主，为观众呈现海内外体系完整、脉络清晰、史料翔实、叙事生动的中国古代艺术通史陈列，以及海派与江南文化、中外文化交流、互动体验四大系列。其中，青铜馆、书法馆、绘画馆、印章馆是海内外唯一的常设通史陈列场馆。

　　“上海博物馆虽然是一个面向全球的博物馆，但是它既然扎根本土、位于上海，我们理应发掘呈现上海的文化。”褚晓波表示，未来在上博东馆举办的许多展览并不是按照文物材质来展示，而是按照主题来演绎，常设主题中的展品内容、角度会定期调整。（简工博）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）