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来源：金马彩票2023-07-25 17:48

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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

东西问·解码兔年 | 李茜：兔年说兔，谁是地球上兔子的“老祖先”？******　　编者按：　　“万物迎春送残腊，一年结局在今宵”。中国传统的兔年春节将至，历经疫情考验的人们心怀希冀。自2023年1月18日起，中新社“东西问”专栏特推出“解码兔年”系列稿，探究春节文化、“双立春”等的意涵与影响。

　　中新社北京1月21日电题：兔年说兔，谁是地球上兔子的“老祖先”？

　　——专访中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员李茜

　　中新社记者孙自法

　　2023年是中国传统的癸卯兔年。兔子以其活泼好动的特点，颇受人们的追捧与喜爱。

　　可爱的兔子如何起源演化而来？这个问题一直备受古生物学界关注，也引发诸多争议，直到20世纪70年代，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)野外考察队在安徽潜山约6200万年前地层中发现并命名为“安徽模鼠兔”的化石，研究确认它是兔子的祖先类型，才平息了兔子起源争论。

　　安徽模鼠兔何以成为“兔祖先”？其后又经历了怎样的演化过程？研究上还有哪些未解之谜？兔年到来之际，中科院古脊椎所研究员李茜在北京接受中新社“东西问”专访，兔年说兔，科普揭秘兔子的“前世今生”。

　　现将访谈实录摘要如下：

视频：【东西问】李茜：中国发现的化石为解决“鼠兔同源”争议提供关键证据来源：中国新闻网

　　中新社记者：兔子起源研究在古生物学界曾有哪些争论？安徽模鼠兔化石的发现，为兔子起源和鼠兔同源研究提供了怎样的关键证据？

　　李茜：今天大家都喜欢的兔子这种小动物，它在世界上虽然分布广泛但分类上并不庞杂。在古生物研究历史上，关于兔的起源曾经有非常多的争论，包括兔可能跟踝节类有关系、兔可能起源于亚洲特有的一类生物等，鼠兔是否同源也是学界长期争议的话题，因为缺少关键的化石证据，所以很长时间没有达成共识。

6200万年前“兔祖先”安徽模鼠兔的复原图。中科院古脊椎所供图

　　直到20世纪70年代，中科院古脊椎所在安徽潜山盆地发现约6200万年前的安徽模鼠兔化石，古生物学界对兔的起源才有了全新认识。

　　安徽模鼠兔化石发现时，虽然头骨材料并不完整，但它的门齿、颊齿这些很重要的结构都被保存下来，一些下颌材料也提供了非常重要的特征。科学家们通过仔细分析和深入研究发现，安徽模鼠兔的上门齿跟今天兔子相关的结构特征非常接近，包括上门齿都是两对、前一对从前面观察能够看到表面有纵沟等。根据这一系列结构特征分析，科学家认为安徽模鼠兔跟现生兔子是有关联的，代表了今天兔子的祖先类型。

　　在发现安徽模鼠兔同一盆地同时还发现另一类非常重要的、命名为“东方晓鼠”的化石。安徽模鼠兔具有现生兔类特征，跟今天的兔子有亲缘关系，因此是“兔祖先”；东方晓鼠则具有一些啮齿类也就是鼠类的特征，可以说是“鼠祖先”。

　　这两类化石不光一个像兔一个像鼠，同时又“你中有我、我中有你”存在很多相互交混的特征，这为解决鼠兔是否同源的争议，提供了非常好的化石证据，经过对比研究最终提出鼠兔同源的观点。

6200万年前“兔祖先”的安徽模鼠兔化石。孙自法摄

　　中新社记者：安徽模鼠兔如何演化出今天的兔子？从约6200万年前至今，兔子演化进程中有哪些重要分支节点？整体上呈现怎样的演化趋势？

　　李茜：分别作为兔、鼠祖先类型的安徽模鼠兔和东方晓鼠在约6200万年前同地同时被发现，约5800万年前的古新世和始新世之交，兔形目和啮齿目就已经分开，开始各自独立的演化。

　　整体上，兔子在地球上的分布及演化是一个较为连续的过程，但它们在不同大陆上出现的时间并不一致：亚洲最早的兔形目化石记录是大约5300万年前，北美最早的记录是约4300万年前，欧洲要相对晚一些，大约2500万年前才有可靠的化石记录，非洲最晚，1900万前才有化石兔形类的出现。

　　中国不仅发现安徽模鼠兔化石，还在内蒙古约5300万年前的早始新世地层中发现目前已知最早的兔形目化石，将其命名为“远古道森兔”，在河南中始新世地层中(距今约4600万-4300万年)发现目前所知较早的兔科化石——“洛河卢氏兔”。

6200万年前“兔祖先”的安徽模鼠兔化石(右)和5300万年前的远古道森兔化石。孙自法摄

　　此外，中科院古脊椎所在内蒙古约3000万年前的地层中，还采集到保存非常完整的兔子骨架化石，经鉴定为鄂尔多斯兔。距今约3400万年前，地球上曾发生过一次全球性的大降温事件，哺乳动物也受到此次大降温事件的影响，在东亚出现一次非常明显的哺乳动物替代事件，也就是降温事件后兔形类和啮齿类替代奇蹄类成为整个哺乳动物群中的优势类群。因此，对这一时期发现的兔形类化石的后续相关研究，将对理解这些类群如何适应气候突变、生物与环境的协同演化都有非常重要的意义。

　　可以说，从安徽模鼠兔起步，到远古道森兔、再到洛河卢氏兔，以及其他非常丰富的兔形类化石，这些材料使得中国拥有相对完整的兔演化的化石证据链，从而为兔子的起源演化研究作出不可替代的重要贡献。

李茜研究员展示介绍采自内蒙古地区约3000万年前一件保留出土时状态的一只兔子完整骨架化石材料。孙自法摄

　　中新社记者：安徽模鼠兔化石发现及深入研究，为兔子起源、鼠兔同源等关键之争划上句号后，兔子起源研究领域是否还存在未解之谜？

　　李茜：目前，在兔子的起源演化研究领域，其实还有较多未解之谜。

　　首先，安徽模鼠兔是兔类“老祖先”虽然已毫无疑问成为中外学界共识，但再往前追溯安徽模鼠兔的演化源头，这个问题现在还没有一个好的化石证据来回答，也是科学家们希望探索和解决的谜题。

　　其次，虽然我们找到了6200万年前的“兔祖先”安徽模鼠兔，也有众多被归入兔科中的早期属种在欧亚大陆广泛分布，但是现代兔类的祖先在很长一段时间内在欧亚大陆的记录是缺失的，在距今约800万年左右它们突然在亚洲和欧洲辐射开来，目前对这一被科学家们称为“兔事件”的过程尚无清晰的认识。这一问题还与现生兔类起源有很重要关系，因此也成为古生物学家一直探索的兔子演化的关键问题之一。

　　第三，兔子包含有兔科和鼠兔科，目前所发现的早期鼠兔科化石材料都非常破碎和零散，鼠兔科起源依然成谜。虽然中国已发现一类称为链兔的化石材料，但它是否为真正鼠兔科最早化石及起源还有争议，后续希望能发现更完整的化石材料来进行研究确定。

　　现生鼠兔科动物在中国青藏高原大量分布，它对环境特别敏感，堪称环境变化的“晴雨表”，尤其是对今天生物多样性、青藏高原环境保护等均有重要研究意义。例如新疆的伊犁鼠兔，现已列入国家二级保护动物。

李茜研究员兔年说兔，科普解读兔子起源演化的“前世今生”。孙自法摄

　　中新社记者：在兔子起源演化研究过程中，中国科学家与国际同行开展了哪些合作研究？有什么代表性合作成果？未来国际合作研究有何计划安排？

　　李茜：兔子起源演化研究中，中科院古脊椎所在20世纪70年代发现安徽模鼠兔化石之后，很快进行研究工作并将研究成果带到国际学术会议、国际合作交流当中。20世纪80年代，中国科学家在国际上提出“鼠兔同源”概念，并在国际学术会议上进行展示介绍，随即引起国际学术界尤其是研究兔形类和啮齿类专家学者的广泛关注。

　　在随后的进一步研究里，中国不仅对兔子起源演化开展形态学研究，也参与到通过古生物学的形态学和现代分子生物学相结合的综合研究当中。时至今日，无论是古生物的形态学研究，还是综合现代分子生物学的研究，国际学术界都已认可“鼠兔同源”概念，安徽模鼠兔是兔子的“老祖先”或者说祖先类型，也成为国际学界共识。

　　同时，因为在中国发现“兔祖先”化石，以及较为完整的有关兔演化的化石证据，这也吸引非常多的国际同行到中国来进行相关国际合作研究。前面提到，兔子起源演化研究领域还有很多未解之谜，在破解这些谜题的时候，中国所拥有丰富的、重要的兔化石材料将更富吸引力，相信未来在这些领域会有更多国际合作的推进，产生更多的研究成果。

　　值此兔年到来之际，中科院古脊椎所科研团队根据安徽模鼠兔化石研究成果，对“兔祖先”形象进行科学复原并完成生态复原图，展示出6200万年前潜山盆地的生态环境面貌，并成为央视兔年春晚吉祥物“兔圆圆”的灵感来源和设计基础，我们也借此祝大家兔年新春快乐，在新的一年里“兔”飞猛进、大展宏“兔”。(完)

　　专家简介：

　　李茜，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)研究员，博士。主要从事古近纪哺乳动物及陆相地层学方面的研究。重点研究小型哺乳动物(啮齿类、兔形类等)的分类和系统学，物种的起源和演化，及哺乳动物与古环境之间的协同演化。她迄今已在国际及国内核心期刊杂志发表研究论文70余篇，取得的主要研究成果如下：

　　一是在中国诸多地点和层位上首次报道有关啮齿类和兔形类化石，对其中不同门类的起源和演化提出新的认识、进一步证实啮齿类的亚洲起源。二是首次建立起东亚早始新世至早渐新世啮齿类化石的连续演替序列，该序列明显反映出啮齿类对同期全球气候、环境变化的响应；该序列也成为中国及东亚不同地区地层划分和对比的重要参照。三是推进并解决亚洲哺乳动物分期与北美及国际分期之间对比的问题，建立有年龄标定的古近纪地层框架，为中国陆相地层建阶提供有力支持。

　　（文图：赵筱尘巫邓炎）

[责编：天天中]

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