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

体育地标“成”之不易******

　　从北京东二环东四十条桥环岛往东，沿着工体北路车行不久就能看到一座椭圆形的体育场，这就是曾在无数国人心目中留下深刻印记的北京工人体育场(以下简称工体)。经过两年多的改造复建，工人体育场足球场主体工程已经完工，北京首座专业足球场于近日新装亮相。

　　《工人日报》记者从北京市重大项目办获悉，工体改复建项目将继续进行周边环境整治提升和商业配套施工，预计将在今年3月底全部竣工。届时，一直以来被视为首都最重要体育地标之一的工体将闪亮回归。

　　“新工体”呼之欲出

　　作为每个城市或地区最具辨识度的标志性建筑或区域，地标总是能够充分体现该城市(地区)的发展底蕴、社会风貌及建设成就。而在众多地标中，以体育场馆为主体的体育地标，在体育迷乃至普通民众心目中一直占有重要位置。

　　以修建于1959年的工体为例，作为新中国成立十周年的献礼工程之一，这里曾举办过第一到第四届全运会、1990年亚运会、2001年世界大学生运动会、2004年亚洲杯足球赛和2008年奥运会足球赛等众多国内外大赛，承载着新中国竞技体育和全民健身事业的无数美好记忆。

　　“工体在我心目中不仅是一座体育场，更是我和国安、和北京足球的美好记忆，甚至代表着我的青春……”已在工体看了十几年球的北京球迷黄超告诉记者。如今看到修葺一新的工体即将“归来”，黄超和朋友们已经开始期待新赛季能够重回这里，为心爱的国安加油助威。

　　正因为蕴含着这种独特而深厚的情感，使得像工体这样的体育地标的改复建并非易事。

　　“工体改复建工程启动以来，‘新工体’如何保留国人记忆和城市情怀，延续带给公众的感动和美好，一直是外界关注的焦点之一”，北京工体改造复建项目总设计师杜松在接受采访时表示。

　　为此，“新工体”设计理念确定为“传统外观、现代场馆”——“传统外观”体现在保持工体原有椭圆形造型、外立面形式和比例、特色元素“三不变”，同时保护并恢复工体建成初期的雕塑、建筑装饰构件等重要元素；“现代场馆”则完全按照国际足联关于专业足球场的标准进行设计施工，增添了很多现代科技设施。

　　记忆深处的美好

　　不止工体，不止北京，对于体育地标的美好记忆和深厚情感，在国内其他城市也不例外。

　　曾在上世纪60年代成为广东工人足球队运动员，后来又担任过广东省体育局局长的董良田，曾在接受采访时动情说道：“广东和广州的现代体育发展历史，与广州这座城市密不可分。”他坦言，体育在广州的城市建设中发挥着巨大功能。

　　例如始建于1906年的东较场(现广东省人民体育场)，标志着现代体育开始在广东乃至全国萌芽。上世纪80年代天河体育场的修建和第六届全运会的举办，则极大推动了广东体育的跨越式发展，也推动天河区成为如今羊城最繁华的中心区域。

　　除了北京和广州，上海的虹口体育场、天津的民园体育场、重庆的大田湾体育场、武汉的新华路体育场等，也是各自城市体育发展历史中不可磨灭的拼图。

　　将目光投向国外，同样不乏极具历史底蕴，曾留下很多经典瞬间的体育地标。

　　始建于1923年，在2000年得以重建的英国温布利球场，被视为英格兰足球的标志，曾在1966年世界杯见证了英格兰队夺冠的辉煌；位于巴西里约热内卢的马拉卡纳体育场建于1948年，曾以20万观众的容量被誉为世界第一足球场，巴西队三度夺得世界杯后得以永久保留的雷米特杯就存放在这里；位于西班牙巴塞罗那的诺坎普体育场是全欧洲最大的体育场，见证了马拉多纳、罗纳尔多、小罗、梅西等无数球星的高光时刻；当然还有马德里的伯纳乌体育场，意大利米兰的圣西罗球场，法国巴黎的王子公园体育场……

　　可持续仍是课题

　　虽然拥有辉煌历史和众多拥趸，但体育地标尤其是传统体育地标的可持续发展并非一帆风顺。即便是马拉卡纳体育场这样的世界知名体育地标，在连续承办了2014年巴西世界杯和2016年里约奥运会后，也一度陷入设施陈旧、场馆运营困难的尴尬。

　　“体育场馆的建设和布置能否与其可持续发展有机结合，是考验一个地区体育发展能否融入社会发展的一个重要标志”，首都体育学院校长，北京冬奥会、冬残奥会可持续性咨询和建设委员会委员钟秉枢在接受采访时认为。

　　在钟秉枢看来，围绕大型体育赛事活动场馆不断建设和完善的同时，周边还要建设很多可供举行小型体育赛事活动的辅助配套场馆或设施，从而形成大小场馆设施的有机结合。“体育设施的综合利用既要吸引品牌赛事活动，还要将其变成一个训练基地、体育运动打卡地和体旅休闲度假胜地，才有可能吸引更多人群形成可持续发展。”

　　在复合经营可持续发展方面，很多体育地标近年来都在做着积极尝试，例如向以体育场馆为核心的体育消费综合体转变。

　　为此，工体在改复建过程中也确定了以体育场馆为核心，打造综合性消费载体的总体思路。据悉，“新工体”将搭配占地面积约10万平方米的城市体育公园和3万平方米的湖区，打造开放型城市体育公园，形成集赛事、体育公园、购物、公共交通系统于一体的文化体育消费流线，助力培育体育消费经济，实现可持续发展。