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
挑个“温和株”感染获抗体?你把新冠想简单了******
病愈后的生活用品要不要全换掉?中招了到底能不能用布洛芬?小孩子发烧靠捂汗能退烧吗?症状轻多了还需要继续吃药巩固疗效吗……新冠病毒成了近一段时间不少人正在集中力量打的“怪兽”,有人正在对抗病毒,有人正在“阳康”后的恢复期,还有人正在为可能到来的下一波突袭做准备。最新一期的“科学”流言榜揭晓,网罗近期人们对于新冠病毒感染的10大误区,进行集中辟谣。
每月“科学”流言榜由北京市科学技术协会、北京市委网信办、首都互联网协会指导,北京科技记者编辑协会、北京地区网站联合辟谣平台共同发布。
流言
“阳康”后15天才能获抗体
网传感染新冠病毒康复后,需再经过15天才能产生抗体,所以康复后一周左右最有可能二次感染。
真相 实际上,在病毒进入人体的这一刻,人体免疫系统就已经开始工作了。后续产生的保护性抗体会在两三周时间达到高峰,持续的时间会比较长,但并不是说这两周内机体就不具备保护力。此时如果真的有病毒再进入体内,能够很快被清除掉,反而是相对不容易感染的阶段。
总体来说,感染后时间越长,体内的抗体水平越低,感染的风险才会越大。感染新冠病毒康复之后,一般获得的保护力可以持续3个月到6个月。
流言
给小孩“捂汗”可退烧
孩子感染病毒后发烧打寒战发冷,此时裹上被子捂汗,就能退烧了。
真相 许多人都有这样的经验,发烧时捂出来一身汗后就退热了。其实不然,出汗是退热的结果,并不是退热的原因。
发烧时,体温变化会经历三个阶段:体温上升期,畏寒或寒战;高热持续期,体温上升达高峰,并持续一段时间,其间能量消耗大,口干舌燥,浑身发烫;体温下降期,出汗散热,皮肤潮湿。
由于婴幼儿语言表达能力不到位,等家长发现孩子发烧的时候,一般已经接近或处于高热持续期。此时捂得严严实实,反而影响散热,体温不降,还会导致一种专属于婴幼儿的临床疾病:捂热综合征。
所以,当孩子发烧进入高热持续期时,千万不能捂。
孩子发烧并不可怕,主要看家长的退烧方法是否正确。如果孩子体温没有超过38.5℃,家长完全可以给孩子进行物理降温。
流言
阳康后生活用品需全换掉
新冠感染者痊愈后,牙刷毛巾等生活用品都要换新的,因为物品上残存的病毒会导致痊愈者“复阳”。
真相 正如我们流感痊愈后不会扔掉口红、牙刷等一切可能残留病毒的生活用品,新冠感染痊愈后,也不必更换生活用品。一方面,实验环境下新冠病毒在物体表面的存活时间最长也不会超过10天。另一方面,因为在感染后,人体针对相应的毒株、相应变异株会产生特异性的抗体,当人体再次接触一模一样的病毒时,身体内存在的免疫细胞可以迅速产生抗体,清除病毒。
研究表明,感染新冠病毒后最快3个月可能会再次感染。这不太可能是被自己的生活用品上的病毒再次感染的。如果短期内二次感染,一定是不小心又感染了病毒的另一个突变株,这就跟一个冬天反复得几次感冒是一个道理。
流言
新冠要避免使用布洛芬
世界卫生组织提醒:出现新冠症状时要避免使用布洛芬,以免加剧感染。
真相 这是一则过时的消息,不适合作为如今用药的参考。
关于新冠患者不能吃布洛芬的消息,最早出自2020年3月发表在《柳叶刀》子刊上的一篇研究。这项研究指出新冠病毒通过“劫持”人体的ACE2受体入侵细胞,而布洛芬等一些药物可能让ACE2的表达水平上升,促进新冠病毒的入侵。
为此,研究人员做出了一个假设,也就是这些药物可能增加出现新冠重症的风险。
在新冠疫情暴发的初期,人类对于这种病毒的了解有限,因此世界卫生组织在2020年3月给出建议:在研究还不明朗的时候,建议普通人先不自行服用布洛芬。但是随后,世卫组织很快做了澄清:这个建议并不是反对使用布洛芬。
在这两年多的时间里,人们早已对新冠病毒和布洛芬有了更深的理解。很多研究都没有发现有任何科学证据表明布洛芬与ACE2受体过量表达之间的联系。相反,还有一些研究指出布洛芬可以抑制炎症细胞因子的产生,反而可能降低重症的风险。
流言
感染新冠“早阳早好”
感染一次奥密克戎病毒,就相当于打了一次疫苗。反正迟早要感染,不如“早阳早好”。
真相 这种看法是错误的。感染一次新冠病毒并不能终生免疫。尽管感染新冠病毒后,在一定时间内会获得针对该毒株的免疫力,但并不代表不会再次感染。如果发生感染之后过了很长一段时间,体内的抗体滴度会越来越低,当抗体滴度已经不足以抵御病毒侵入时,就有二次感染的可能。
如果病毒发生变异,可能存在免疫逃逸,二次感染的风险就更大了。从阿尔法、贝塔,到伽玛、德尔塔、奥密克戎,新冠病毒的变异速度很快,甚至奥密克戎变异株也可分为很多种。当前的新冠疫苗,只能降低感染几率,却不能阻断感染,主要原因就在于它的善变性。
专家表示,即使曾经感染新冠病毒,也还是要做好防护,且感染后再接种疫苗也有必要。
流言
病愈也会有严重后遗症
感染了新冠病毒后,除了急性症状,还有非常严重的后遗症。
真相 钟南山院士表示,“医学上对于后遗症有严格的定义,指的是疾病造成的损害终生存在。一些新冠产生的症状会慢慢消失,我们不叫它后遗症。我目前还没看到特别明显的对器官引起长期功能不全的案例。”
对于新冠感染者而言,有的人临床表现可能持续时间比较长,比如味觉嗅觉丧失、关节痛、记忆力下降、胸口疼痛、咳嗽等,有的学者把这些称为“长新冠”。中山大学附属第三医院感染性疾病科教授崇雨田认为,这些不能将其归类为“新冠病毒感染的后遗症”,“目前学界并未确认新冠病毒感染有后遗症,至少尚没有证据表明有后遗症。”
流言
挑个“温和株”感染获抗体
感染“北京毒株”会比“广州毒株”更严重,应该挑个“温和毒株”感染。
真相 从目前我国流行的新冠病毒毒株来看,主要还是奥密克戎的不同变异株,如流行在北京、保定等地的为奥密克戎BF.7变异株,广州、重庆等地流行的则是奥密克戎BA.5.2变异株。
有网友调侃的“刀片株”“眩晕株”“失味株”等,其实多是个人感受也没有科学依据,奥密克戎变异株的各分支毒株没有明显差异,但不同患者在临床表现上会有差异。就算是同一个毒株,在不同人之间,也会根据每个人的抵抗力、身体基本情况而有不同表现。
因此,不能看到一个人感染后症状轻,就认为这个人感染的毒株更加温和。感染奥密克戎变异株整体表现规律为:感染早期可能会有1至2天的发烧,之后以呼吸道、上呼吸道症状为主,3至5天基本缓解。
目前奥密克戎变异株的总体重症率已经降到非常低的水平,即使感染,也不必恐慌或过于紧张。
流言
老人打疫苗更易引发不良反应
和青壮年人群相比,老年人接种新冠疫苗更易引发不良反应。
真相 疫苗不良反应是由于疫苗本身固有的特性,以及受种者个体的差异因素导致的,接种疫苗之后可能会有少数人出现一些与预防接种目的无关或者意外的反应。疫苗不良反应包括一般反应和异常反应。
我国目前在持续进行新冠病毒疫苗疑似预防接种异常反应监测工作,60岁及以上老年人群新冠病毒疫苗不良反应总体报告发生率略低于60岁以下人群报告水平,绝大多数是一般反应,少数属于异常反应,严重异常反应的报告发生率低于百万分之一。
大量的监测和研究显示,与接种新冠病毒疫苗的人相比,未接种疫苗的人患病风险、重症和死亡风险高出很多。这种风险通过疫苗接种可以大大降低。
流言
自来水“阳了”能传播病毒
将自来水滴入新冠抗原测试板上,结果呈现“两道杠”,说明自来水“阳了”,会传播病毒。
真相 安全达标的自来水,不会成为新冠病毒的传播途径。自来水、可乐、橙汁等其他液体与人体样本完全不同,将其倒入测试液中,会破坏抗原提取管里的测试液成分,再加入测试孔进行反应后所产生的任何颜色变化,其结果都不具备参考性。
此前已有多位权威专家表示,任何不按照产品说明进行的抗原检测,所得出的结果均无效。用抗原检测自来水、可乐等非人体样本,这类“实验”不能判断试剂盒是否可靠,也不能判断自来水是否安全。
新冠病毒在体外是很脆弱的。自来水在出厂之前会经过加氯消毒处理,且出厂水中保持一定的余氯含量,可以持续杀灭细菌和病毒,确保自来水安全可靠。
流言
症状缓解后应再服药巩固
新冠病毒感染相关的症状缓解后,要继续吃药巩固疗效,否则“复阳”的可能性很大。
真相 新冠治疗的药物中,绝大部分为对症用药(如退烧、止咳、化痰,缓解流涕、鼻塞、咽痛、咽干、腹泻等)。若不舒服的症状缓解好转了,就应该适时停止使用这些药物,无需“巩固”疗效。
停药的时机,主要是以症状的消失为准。如果症状不严重,发热在38.5℃以下,对生活没有太大影响,不一定必须服用退烧药。一旦症状有好转,应该尽快停药。要在能够控制病症的前提下吃最少的药。如果咽痛已经恢复到没有特别的感觉,也可以停药。
当然,如果长时间服药后症状没有改善,还是建议到医院就医,检查是否有其他并发症或其他影响因素。一些病毒感染可能引发病毒性心肌炎等严重并发症,一直在家自行服药只会延误病情。(记者 李洁)