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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

中央农村工作会议系列解读④农业强国的中国特色“特”在哪？******

　　作者：陈秧分 中国农业科学院农业经济与发展研究所

　　中央农村工作会议提出“强国必先强农，农强方能国强。没有农业强国就没有整个现代化强国”，着重强调“建设农业强国要体现中国特色”，要求“走自己的路，不简单照搬国外现代化农业强国模式”。中国建设农业强国，既需遵循世界农业强国的一般规律，更需充分体现中国的国情农情，探索中国特色的农业强国之路。

　　一、农业强国需立足人多地少的资源禀赋，做好粮食和重要农产品的稳定安全供给

　　中央农村工作会议明确“保障粮食和重要农产品稳定安全供给始终是建设农业强国的头等大事”。我国人多地少，用占全球9%耕地、6%淡水资源成功养育了占世界近20%人口。同时也要看到，我国粮食安全基础仍不稳固，国际合作环境不容乐观。保障粮食和重要农产品的稳定安全供给，既是农业强国的基本门槛，也是国际国内形势所迫。

　　粮食和重要农产品的稳定安全供给，体现在足够的产品供应、合理的产品结构与良好的产品质量，关键是做好资源保护与利用文章，抓住耕地和种子两个要害。“藏粮于地”重在坚决守住18亿亩耕地红线，逐步把永久基本农田全部建成高标准农田，切实保护好、利用好耕地资源。“藏粮于技”重在把种业振兴行动切实抓出成效，强化农业科技创新和装备支撑，拓展农业生产边界。中央还要求“树立大食物观，构建多元化食物供给体系，多途径开发食物来源”，为进一步优化利用耕地资源、立足整个国土资源保障稳定安全供给提出了新要求。

　　做好粮食和重要农产品的稳定安全供给，还需充分调动各方积极性与能动性。一方面要“健全种粮农民收益保障机制，健全主产区利益补偿机制”，通过辅之以利的行动举措，让种粮农民有收益、主产区种粮不吃亏，另一方面要“严格考核，督促各地真正把保障粮食安全的责任扛起来”，通过辅之以责的行动部署，推动主产区、主销区、产销平衡区共同扛稳粮食安全责任。

　　二、农业强国需传承农耕文明的历史底蕴，满足人与自然和谐共生的时代要求

　　中央农村工作会议提到建设农业强国需立足“农耕文明的历史底蕴、人与自然和谐共生的时代要求”。中国有5000余年的农耕文明历史，从中国特色的农事节气，到大道自然、天人合一的生态伦理，等等，都是中华文化的鲜明标签，都承载着华夏文明生生不息的基因密码，彰显着中华民族的思想智慧和精神追求。赓续农耕文明，既可为农业强国建设贡献智慧，也可为农业强国建设提供自信。

　　农耕文明的精华是人与自然和谐共生。农业强国必须践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，对内加强农业资源保护，强化退化耕地治理，提高农业用水效率，促进化肥农药减量增效，推进农业品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产，发展生态低碳农业；对外加强重要农业文化遗产保护与推广，在国际农业治理中融入中国农耕智慧，提升文化软实力与影响力。

　　三、农业强国需顺应大国小农的发展阶段，在中国式现代化过程中推进强国富民

　　中央农村工作会议指出“农业强国是社会主义现代化强国的根基，满足人民美好生活需要、实现高质量发展、夯实国家安全基础，都离不开农业发展”。中国是发展中大国，具备鲜明的“大国小农”特征。根据第三次农业普查，我国小农户数量占农业经营主体98%以上，小农户从业人员占农业从业人员90%，小农户经营耕地占总耕地面积70%。我国农业劳动生产率约为高收入国家的10%，农业发展最大短板在于劳动生产率偏低。

　　因此，农业强国需顺应大国小农的发展阶段，既要“循序渐进、稳扎稳打”，推进工业化、信息化和城镇化，促进农村劳动力转移就业，也要“多做打基础、利长远的事情”，将全面推进乡村振兴列为新时代农业强国建设的重要任务，将小农户列为农业强国建设的重点对象，向开发农业多种功能、挖掘乡村多元价值要效益，向一、二、三产业融合发展要效益，强龙头、补链条、兴业态、树品牌，推动乡村产业全链条升级，带动小农户的现代化转型与农业竞争力的同步提升。

　　四、农业强国需发挥中国特色社会主义的制度优势，依靠科技和改革双轮驱动

　　中央农村工作会议指出“要依靠科技和改革双轮驱动加快建设农业强国”。中国作为人多地少的发展中大国，如何利用有限的水土资源满足14亿人口的食物需求，既保障吃得饱又吃得好，如何将2亿小农户纳入现代农业轨道，既提升产业竞争力又实现共同富裕，全球缺乏先例。

　　对此，中央农村工作会议要求发挥新型举国体制优势，以农业关键核心技术攻关为引领，以产业急需为导向，聚焦底盘技术、核心种源、关键农机装备等领域，整合各级各类优势科研资源，强化企业科技创新主体地位，构建梯次分明、分工协作、适度竞争的农业科技创新体系，通过大力提升农业科技水平，根本提升农业竞争力。同时，也强调深化农村改革，把强化集体所有制根基、保障和实现农民集体成员权利同激活资源要素相统一，着力破除妨碍城乡要素平等交换、双向流动的制度壁垒，激活发展活力。

　　（本文为国家社科基金重大项目“RCEP对中国农业高质量发展的影响与应对战略研究”（编号：21＆ZD093）的阶段性成果）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）