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

北京将建立河湖休养生息制度 依法划定禁渔区和禁渔期******

　　中新网北京1月11日电 (记者 陈杭)北京市将建立河湖休养生息制度，依法划定禁渔区和禁渔期，根据水环境质量和水生态健康状况，研究推进重点河湖(河段)水库一定时限的全面禁渔，并妥善解决渔民生产生活问题。到2025年全市污水处理率达到98%，正常年景市内五大流域(永定河、北运河、潮白河、大清河、蓟运河)干流实现“流动的河”，民众亲水需求得到有效满足。

　　北京市日前发布《关于进一步强化河(湖)长制工作的实施意见》，旨在全面落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，坚持河(湖)长制治水工作机制和责任制，坚持用生态的办法解决生态的问题，坚持治水为民，坚持精治共治法治，以河(湖)长制为总抓手，强化总河长令引领和主导作用，从河流整体性和流域系统性出发，严守河道行洪安全底线和生态保护红线，加快提升水治理现代化水平，不断提高水生态健康水平，让绿水青山成为大国首都的靓丽底色。

　　到2025年全市污水处理率达到98%

　　意见提出，到2025年，北京市河(湖)长制治水工作机制更加完善，责任制体系进一步夯实，水生态空间管控体系基本建立，水资源配置和水务公共服务水平大幅提升，水生态健康状况持续改善，水环境问题基本根治，全市污水处理率达到98%，地表水国控断面达到或好于Ⅲ类水体比例稳步提升，劣Ⅴ类水体全面消除，正常年景市内五大流域(永定河、北运河、潮白河、大清河、蓟运河)干流实现“流动的河”，市民亲水需求得到有效满足。

　　到2035年，北京市水生态健康状况实现根本好转，河湖水系生态系统生物多样性水平明显提高，水生态系统质量和稳定性大幅提升，水清岸绿、鱼翔浅底的河湖景象持续呈现，首都河湖成为造福人民的幸福河湖，现代水治理体系基本建立。

　　实现地表水和地下水协同保护修复

　　意见明确，北京市强化水资源管理，坚持“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”，健全完善水资源刚性约束指标体系，全面落实最严格水资源管理制度，严格水资源“取水、供水、用水、排水及非常规水源利用”全过程管理，强化高耗水行业用水监管。深入实施节水行动，全面压实节水主体责任，做到“管生产必须管节水、管行业必须管节水、管城市运行必须管节水”，推动农业节水增效、工业节水减排、城市节水降损、绿化节水限额，不断扩大再生水、雨水收集利用。

　　同时，强化水生态治理。加快复苏河湖生态环境，根据水资源条件和功能分区要求，最大限度满足河湖基本生态流量；科学认识和处理地表水与地下水补排关系，实现地表水和地下水协同保护修复；加快首都水网规划建设，提高河湖水系连通性，维护河湖健康生命。

　　依法划定禁渔区和禁渔期

　　意见提出，北京市坚持生态优先、绿色发展。牢固树立尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，处理好河湖管理保护与开发利用的关系，强化规划约束引导，促进河湖休养生息，维护河湖生态功能。

　　提升河湖栖息地生境多样性和河湖生物多样性，打通五大流域干流和重点支流水岸生物迁徙通道，规范放生行为，防治外来物种侵害。建立河湖休养生息制度，依法划定禁渔区和禁渔期，根据水环境质量和水生态健康状况，研究推进重点河湖(河段)水库一定时限的全面禁渔，并妥善解决渔民生产生活问题。

　　建设生态景观廊道

　　意见明确，北京市强化河湖空间与滨水区域空间融合，提升滨水空间开放共享与管理服务水平，进一步增强滨水空间活力。建设水城共融、林水相依的生态景观廊道，构建一批富含“生态、生活、生机”内涵理念的城市活力空间，打造一批水岸经济带。加快城市滨水慢行系统建设，依法合理布局河湖岸线便民服务配套设施，有序推动适宜河湖水域开展的水上冰上运动，不断满足市民休闲运动游憩需求。提升郊野河湖水生态品质，打造近自然岸线，构建清新明亮、蓝绿交织的生态景观带，提高滨水空间的通达性、宜居性。

　　提升跨省市界河湖联防联控联治

　　意见提出，北京市完善流域统筹协调机制。建立健全跨省市界重点流域管理工作联席会议机制，重点推动官厅水库、密云水库水源保护。充分发挥海河流域省级河湖长联席会议机制作用，强化与相邻省市河长制办公室的工作对接，统筹确定目标任务，统一治理标准，推动流域信息共享，提升跨省市界河湖联防联控联治水平。

　　健全区域协同机制。按照流域统一规划、统一治理、统一调度、统一管理要求，统筹确定跨界河湖不同区域的功能定位和保护目标。市级层面统筹跨区界河湖管理保护，区级层面统筹跨乡镇(街道)界河湖管理保护，明确上下游、左右岸、干支流管理保护责任。(完)