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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

新发现填补成都平原旧石器时代空白******

　　“这是我国旧石器考古非常重大的突破”“这是旧石器考古人期待已久的好遗址”……近日，四川遂宁市桃花河遗址暨四川旧石器时代考古成果专家研讨会在射洪市举行。会上呈现的系列成果显示，四川近年来在成都平原及涪江流域均发现多处旧石器遗址，有的发现遗物丰富，地层堆积较好，保留了人类活动的原生信息，可以初步还原远古人类的生产生活状态，建立特定时段文化演变的序列。

　　专家认为，继皮洛遗址之后，四川旧石器时代考古再次取得重大进展，推动我国旧石器时代考古取得新的突破，展现出四川盆地旧石器时代考古的巨大潜力。

在四川遂宁市桃花河遗址采集到的部分石器 新华社发

　　为讨论古人类行为模式提供线索

　　2022年，四川省文物考古研究院在涪江流域遂宁段和涪江流域绵阳段开展旧石器考古专项调查，发现20多处旧石器地点，调查发现手斧、手镐、重型刮削器等数百件典型石制品，充分展示了在涪江流域的旧石器时代考古工作的极大潜力。

　　其中，位于射洪市香山镇鄢家沟和田家湾两个地点的桃花河遗址，遗物丰富、地层堆积较好，但面临基本建设破坏，四川省文物考古研究院迅速开展了抢救性考古发掘。

　　“本次发掘初步揭露了三期旧石器时代文化。三期文化自下而上，发展连续贯通，但又呈现出阶段性差异。”四川省文物考古研究院旧石器研究所所长、桃花河遗址考古项目领队郑喆轩说，第一期在石制品组合中含有较高比例的大石核、大石片以及以大石片为毛坯的重型刮削器，此外含有少量手斧、手镐、石刀等较典型的大型切割工具；第二期石制品尺寸有所缩小，大石核、大石片和重型刮削器较第一期比重下降，中小型石核、石片和工具比重上升，存在中小型石片工具；第三期基本不见大石片及重型刮削器，以中小型石核、石片和工具为主，且对石料有一定选择性。

　　三个文化期均发现了石制品密集区，不同密集区各具特色，多数石制品没有风化、磨蚀痕迹，有的石制品碎片则可以成功拼合，初步表明遗址为原地埋藏，为讨论人类行为模式、遗址功能分区和空间结构提供了线索。

　　此外，遗址也发现了数十件动物化石，初步判断有鹿、牛、马等大中型草食类动物。

　　根据现有考古材料以及初步的文化因素分析，专家认为桃花河遗址的年代初步估计在距今20万年至5万年之间，更准确的测年工作正在进行中。

　　“南方旧石器遗址不少，但出土的石制品数量却并不多，桃花河遗址面积大、发现遗物多、密度高，应该属于基本营地或中心营地，提供了非常丰富的信息，这是期待已久的好遗址。”北京大学考古文博学院教授王幼平说。

　　呈现成都平原旧石器工业面貌

　　2019年，为配合当地基本建设，四川省文物考古研究院联合眉山市文物保护研究所、眉山市东坡区文化遗产保护中心等单位，在位于眉山市东坡区的坛罐山开展考古调查工作，共出土石制品518件，清理坑、沟等遗迹现象10余处。

　　研讨会上，专家确认该遗址出土石制品大多以砾石为原料，岩性以石英砂岩为主。石制品类型包括石核、石片、断块/断片/碎屑、工具、备料。工具类型除石锤和石砧外，还有砍砸器、刮削器、凹缺刮器、锯齿刃器、重型刮削器、手镐等，另外还有使用过的砾石以及石片。工具多以砾石或断块为毛坯，采用锤击法加工，多见单边、单向修理，整体上属于中国南方砾石石器工业的范畴。

　　根据南京大学地理与海洋科学学院光释光测年，初步推测遗址有石制品埋藏的地层最老年龄当不低于20万年。这是成都平原目前发现的年代最早的旧石器时代遗址，填补了成都平原旧石器时代考古空白。

　　2022年，为配合眉山市彭山区武阳安置房一期项目建设，四川省文物考古研究院联合眉山市彭山区文物保护研究所组织开展了武阳遗址考古发掘，出土旧石器时代石制品2600余件，揭露出多个旧石器时代文化层，提取了古人类活动的科学信息。

　　据介绍，武阳遗址是成都平原首次发现大规模原地埋藏的小石片石器遗存，对了解成都平原晚更新世中晚期旧石器工业面貌有重要意义；遗址内丰富的拼合组与较大的拼合潜力，说明遗址存在多次原地打制石器行为；发掘石制品数量多且类型丰富，地层堆积厚且序列完善，进一步丰富了四川盆地旧石器时代的文化内涵，完善了旧石器文化序列，也对理解当时该区域古人类生存行为有重要价值。

　　建立特定时段文化演变的序列

　　“原地埋藏的遗址难能可贵，它保留了原生的信息，人类活动信息得以保存。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员高星表示，桃花河遗址地层非常清楚、埋藏状况完好，把地质条件和地貌特点、古人类生存环境以及人类行为等文化信息融为一体。此外遗址多层位、多时段，分层清楚明确，人类活动信息分辨率高，可以据此建立特定时段文化演变的序列。

　　“桃花河遗址的石制品成堆地出现，特别适用于活化历史场景，很多旧石器遗址都没有这样的发现。”高星说。

　　高星同时表示，武阳遗址的出土石器与皮洛遗址、遂宁桃花河遗址等都不一样，体现了文化的多样性。尤其人类活动现场鲜活保留，这种遗存对于未来在展陈中活化历史场景非常重要。

　　北京大学城市与环境学院教授夏正楷认为，武阳遗址丰富的遗存可以还原远古人类的生活场景：“他们生活在河漫滩，经常受到洪水困扰，只能短暂在生活居住地停留，生活环境相当艰苦。”

　　同处于成都平原的坛罐山遗址也是一处古人类多次光顾、短期活动的原地埋藏遗址。它和武阳遗址以及更多遗址的发现与发掘，将逐渐还原成都平原古人类的生活状态，揭开旧石器时代考古文化的面纱。

　　专家指出，桃花河遗址、坛罐山遗址、武阳遗址等遗址的发现以及周边的调查，表明四川盆地具有开展旧石器考古的极大潜力，并为进一步考古提供了线索、方向和思路。

　　四川省文物考古研究院和成都文物考古研究院在成都平原已经新发现140余处旧石器时代遗址，已开展考古发掘的遗址近10处，为下一步构建成都平原乃至四川盆地旧石器年代框架、完善工业体系，奠定了坚实的基础。

　　《光明日报》（ 2023年01月12日 09版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）