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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

《三体》上线，科幻迷进入狂欢模式******

　　《三体》电视剧在1月15日晚开播，这个中国科幻的最大IP千呼万唤始出来。在网上，有细节控整理出了“汪淼的幽灵倒计时”“叶文洁的红岸基地”“三体游戏”“古筝行动”等名场面出现的集数；而观众纷纷表示，“今年过年就给《三体》了”“让我脱水，快到开播”“自然选择！前进四！”……不负众望，电视剧一开播就跃升至微博热搜第一、豆瓣实时热门电视榜第一。

　　《三体》原著作者刘慈欣说过，想象力是人类所拥有的一种似乎只应属于神的能力，它存在的意义也远超出我们的想象。有历史学家说过，人类之所以能够超越地球上的其他物种建立文明，主要是因为我们能够在自己的大脑中创造出现实中不存在的东西。

　　从小说连载到电视剧开播，过去了17年，现在，我们已经处于《三体》所描述的未来时的起始时间段。文字让读者能够以100种1000种方式想象人物的一颦一笑、想象宇宙的瑰丽宏阔，而影视让大脑中的想象在眼前有了对应的所见。观众已经准备好了挑剔而渴望的目光，《三体》准备好了吗？

　　越真实、越接近真正的科学，就会越像《三体》

　　读过《三体》原著的大部分读者非常相信，小说本身已经提供了完整的结构和内容，改编再去做更多修饰是多余的。于是，主创团队请来刘慈欣参与其中，编剧田良良来来回回做了十几版剧本。在创作过程中，考虑的第一要素就是要尽可能贴近原著。

　　从导演杨磊到视觉导演陆贝珂，再到摄影指导，团队中很多人都是《三体》铁粉。他们认为，创作《三体》有一定挑战，因为这跟以前拍的科幻题材都不一样，所谓科幻元素或者外星人元素，并没有直接出现在画面里，只是给人一个理念，而理念，是最不好表达的。

　　《三体》是一部天马行空的科幻小说，但主创团队希望用极其真实的方式去展现电视剧。就像杨磊说的，“让所有东西越真实、越接近真正的科学，它就会越像《三体》”。

　　为了能让科幻“落地”，主创团队找了很多方法拉近观众和作品之间的距离，把深奥的科幻概念用比较容易被理解的语言来转述。比如，“宇宙闪烁”是原著中一个著名概念，剧中就用一个灯泡和一个物体之间的关系来做解释。

　　杨磊介绍，剧中涉及约200个场景，从上世纪六七十年代的“红岸”到2007年的北京，时间跨度非常大。电视剧基本还原了小说中的所有场景，最初希望全部在真实的地方拍摄，但很难实现，还是有置景。

　　《三体》总制片人李尔云说：“普通场景是可以搭建的，但是剧中一些重要的科学场景，很难通过搭建的方式去还原，美术组认为是一个不可能的任务。那放在我们面前的路就只有一条，那就是‘死磕’，用我们的专业精神和真诚，去打动科研机构。”最终，剧组等来了好消息。相关科研单位提供很大支持，在多个科学场景实现了实景拍摄，比如对撞中心、国家纳米科学中心等，这也是这些地方第一次迎来电视剧剧组。

　　“我们也能用特效的方法来解决，但我觉得它不真实，拍出来我不相信，所以力求所有的地方都用真的。场景的真实程度，能让演员、制作者，有一种沉浸感，可信度也会加强。”杨磊说。

　　“古筝行动”怎么拍？

　　几乎每一部科幻影视作品的特效都会尤其受到关注，做得好是赋予作品超越文字的魅力，反之亦然。《三体》的特效有两部分，一是真正拍摄中的特效，比如用纳米丝切割轮船的名场面“古筝行动”，二是《三体》游戏的部分。

　　杨磊说，“古筝行动”最大的麻烦是，切割之后，船要撞成什么样，没有任何一部影片或者已有资料可作参考，“船体被切割后的每一个变形都是不一样的，每一片都要单独设计，没有办法用传统电影美术的方式来完成。它不是纯粹的刚体，还会扭曲变形，这在特效行业里叫‘刚体的动力学模型’”。于是，主创团队只能用真的钢，压成片、窝成船型，然后用挤压机一片片地挤，挤完之后，再推上去焊接成一条船。

　　如果说“古筝行动”等段落的难点，在于需要让画面尽可能真实；而《三体》游戏本就属于虚拟场景，则需要更多想象力。

　　《三体》总制片人白一骢介绍，在充分评估了技术细节、时间成本和成品效果后，摄制团队一致决定用CG的(Computer Graphics的英文缩写，通过计算机软件所绘制的一切图形的总称——记者注)方式来制作。而这对演员来说，也是一次新鲜的体验和挑战。“以前对演员的要求是真听真看真感觉，但在动捕服和绿幕的包围之下，更考验演员的想象力和信念感。”

　　他同时透露，《三体》游戏的CG动画部分，邀请了一些同行朋友来提供面部，以作为游戏人物的面部，如郭靖宇、梁振华、马东、高亚麟、江南、唐家三少、侯鸿亮、费振翔……有兴趣的观众可以在剧中寻找这些人的面孔。

　　演员们也为讲好这个中国科幻故事付出努力。饰演常伟思的林永健说，这是他从艺以来遇到在台词方面最有挑战的一部剧，“这里面有很多逻辑性的东西，因为他们都是物理学家，讲话都很缜密”。饰演老年叶文洁的陈瑾说：“台词很多，也很难背，尽管我已经理解了它的意思，但如果用我自己的语言来说，还是会不太对。”

　　张鲁一在剧中饰演物理学家汪淼，在开拍之前，他就开始搜寻各种相关知识，尤其是物理方面的，“剧中有太多日常生活中涉及不到的专业词汇和专业用语，球状闪电、宏原子、数量级……了解很多知识的同时，也是在不断突破自己，让我对于科幻作品的认知打开了一扇门”。

　　科幻不能只靠刘慈欣，更不能只靠《三体》

　　2019年春节，同样改编自刘慈欣小说的电影《流浪地球》上映，引发观影热潮，迄今位列中国影视票房榜第五位。2023年春节，《流浪地球2》将要上映，预售票房稳居前三。观众对于科幻题材作品的热爱与科幻题材作品的质量与产量满足不了观众需求的矛盾，可能是现阶段最大的矛盾之一。

　　科幻不能只靠刘慈欣，更不能只靠《三体》，而科幻影视化的“落地”就更为不易。从某种程度上，中国科幻的长路依然漫漫，《三体》只是一个略显孤独的先行者。甚至有时候觉得，如果它没有得到如此大的关注，那就是中国科幻到了更好的时候。

　　从2006年《三体》小说第一次连载，到2016年首次公布影视化消息，相隔10年，到2023年真正开播，又过去了7年。在这7年里，我们经历过挫折与悲伤，但又同心协力向前走了很远。

　　“同舟共济版”预告片中讲到，“我们不知道敌人是谁、敌人什么样、敌人是怎么存在的。但是有一点，面对来自地球以外的敌人，我们所有的人，都是第一次。人类同舟共济的时刻到了”。“把我们人类看成是虫子的三体人忘了一个事实，那就是，虫子从来就没有被战胜过。”这些小说中的名句在剧中得到还原，而此时此刻再看，又多了一些感同身受。

　　刘慈欣一直描写宇宙的宏大神奇，描写星际探险，描写遥远世界中的生活和文明。他相信，无垠的太空仍然是人类想象力最好的取向和归宿。17年过去了，《三体》中的未来时间，已经变成了现实的时光。

　　“人类探索的步伐不会停止，在过去、现在、未来的每一个17年里，都将持续不断地向未知、向不确定性发起挑战。人类或许是渺小的，但坚韧和勇气，让我们在这个广阔的宇宙中成为了那个特殊的偶然。”刘慈欣说。

　　宇宙那么大，我们都想去看看。

　　中青报·中青网记者 蒋肖斌 来源：中国青年报

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）