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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

推动生态优先绿色发展 促进人与自然和谐共生******

　　作者：熊宇杰（安徽师范大学副校长、安徽省中国特色社会主义理论体系研究中心特约研究员）

　　党的二十大报告对“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”进行了部署，强调“尊重自然、顺应自然、保护自然，是全面建设社会主义现代化国家的内在要求。必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。长江经济带覆盖沿江十一个省市，横跨我国东中西三大板块，生态类型多样、自然资源丰富、地理环境复杂，生态区位极其关键，是对全球气候变化最为敏感的区域之一，是我国生态优先绿色发展主战场，对于建设人与自然和谐共生的现代化至关重要。

　　优化生物多样性主战场。生物多样性是经济社会可持续发展的基础，是生态安全和粮食安全的重要保障。受气候变化和人类活动影响，生物多样性减少，生态环境问题日益突出。保护生物多样性，重构人与自然和谐共生的复合生态系统，既是贯彻习近平生态文明思想、建设美丽中国的迫切要求，也是实现经济社会发展全面绿色转型的重要标志。党的二十大报告指出，“提升生态系统多样性、稳定性、持续性”“加快实施重要生态系统保护和修复重大工程”“实施生物多样性保护重大工程”。当前长江经济带经济发展总体平稳、结构优化，但生物多样性保护的结构性、根源性、趋势性压力仍有待进一步缓解。因此，有必要统筹考虑生物多样性保护和生态系统重构两大关键问题，基于重大科学研究平台探索科学方法和应用技术。习近平总书记在2019年中国北京世界园艺博览会开幕式上指出：“生态治理必须遵循规律，科学规划，因地制宜，统筹兼顾，打造多元共生的生态系统。”在遵循规律方面，生物多样性形成与演化机制、生态系统功能演变机制等重大基础理论方面亟须创新；在科学规划方面，生态系统动态监测评估、人与自然和谐共生的复合生态系统重构等关键共性技术有待发展。作为一个典型案例，扬子鳄国家级自然保护区与高校科研的合作，解决了扬子鳄规模化人工繁育技术等关键问题，修复和重建栖息地400多公顷，野外放归扬子鳄228条，为野生种群的复壮奠定了基础，为国家实施长江流域生物多样性保护发展战略提供了重要示范。

　　塑造循环经济主战场。循环经济理念是从资源利用的源头出发，在严格保护生态环境的前提下，全面提高资源利用效率，满足经济社会发展的合理需求。习近平总书记强调：“发展循环经济是提高资源利用效率的必由之路。”从近年来的实践看，循环经济理念不仅适用于城镇的工业产品需求，在乡村振兴方面也能起到巨大的推动作用。长江经济带具有充足的水资源，可以利用这一优势和特点，繁育濒临绝迹的贝类物种，建设淡水贝类养殖基地。淡水贝类具备极强的水质净化能力，可以将长江经济带沿线生活污水进行资源化利用，真正实现“肥水不流外人田”。党的二十大报告指出，实施全面节约战略，推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系。循环经济理念的实践运用，协同工业高质量发展、乡村振兴等工作布局，将有助于全面建立资源高效利用制度，为坚持和完善生态文明制度作出贡献。

　　重构生态系统主战场。实现碳达峰碳中和目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。党的二十大报告指出，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。对于长江经济带来说，在积极稳妥推进碳达峰碳中和过程中，要实现碳排放与大气污染物、废水固废的协同治理。实现“双碳”目标与生态治理之间需要进一步协同，通过培育和利用森林、湿地和土壤的固碳能力，做好山水林田湖草沙一体化保护与修复，提升生态系统碳汇能力。在选择生态系统修复的实践路径时，需要兼顾不同地区之间发展水平的差异。即使同在长江经济带，不同地区在产业结构、经济发展、技术进步、资源禀赋等方面也存在较大差异。可以合理利用区域间的资源禀赋差异、产业链互补、技术比较优势、生态环境差异等条件，激活生态治理的协同效应，助力进一步完善生态文明制度。

　　打造生态产品主战场。习近平总书记指出：“生态环境保护和经济发展不是矛盾对立的关系，而是辩证统一的关系。把生态保护好，把生态优势发挥出来，才能实现高质量发展。”党的二十大报告强调，建立生态产品价值实现机制。建立生态产品价值实现机制是实现“绿水青山就是金山银山”的关键路径，需要积极探索政府主导、企业和社会各界参与、市场化运作、可持续的生态产品价值实现路径，把生态优势转化为综合发展优势。为实现“让保护修复生态环境获得合理回报”，需要发展“绿水青山”的内生性产业，如生态农业、特色旅游等。这些内生于“绿水青山”的产业培育需要坚持因地制宜，立足地方特色优势资源和发展条件，科学合理选择、规划和运营。例如，长江经济带水资源丰富，其生态治理试点乡村通过水体治理，恢复了沟塘、河湖、湿地等各类水体的自然连通，构建了各种类型的乡村水系循环系统。在此基础上，乡村发展相关水产业，同时打造水产品加工产业和旅游产业，实现了乡村宜居、产业发展和农民致富良性循环。此外，还要积极发展“绿水青山”派生、延伸和配套的外生性产业，构筑具有经济价值、生态价值和社会价值的生态经济体系。

　　建设生态文化主战场。习近平总书记指出：“要倡导环保意识、生态意识，构建全社会共同参与的环境治理体系，让生态环保思想成为社会生活中的主流文化。”党的二十大报告强调，倡导绿色消费，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。为加快构建以生态价值观念为准则的生态文化体系，需要从全民宣传教育、法治建设、文化传承与创新等方面进行综合推进。其中，加强生态文化传承与创新发展和推进生态文化产业发展可以有机结合起来，共同推进。长江经济带具有源远流长的长江文化，既有上游巴蜀文化、中游荆楚文化、下游吴越文化等地域特色，又有长江三峡、江西庐山、杭州西湖等山川秀色。可以通过调查研究，建立长江经济带生态文化数据库，深度挖掘其生态文化资源。此外，可以打造长江诗路文化走廊，以数字化技术为支撑手段，以文旅融合为方向，将长江文化旅游发展成为世界一流的旅游目的地，为“美丽中国”和生态文化建设提供示范。

　　生态文明建设是一项任重而道远的系统工程，其中生态文化体系是精神灵魂，生态经济体系是物质基础，生态目标责任体系是“指挥棒”，生态文明制度体系是体系保障，生态安全体系是自然底线。近年来各地的实践表明，立足于地方区域生态特点，形成政府—高校—企业的合作联动机制，打造从科研到智库再到应用的全链条平台，有助于统筹推进生态文明建设体系，推动我国生态文明建设迈上新台阶。而立足长江经济带“生态优先绿色发展主战场”建设，打好生物多样性保卫战和生态经济、生态系统、生态产品、生态文化攻坚战，必将是生态文明建设中的辉煌篇章。

　　《光明日报》（ 2023年01月10日 06版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）