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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⑯改善农村人居环境 加快农业农村现代化建设******

　　作者：常明，中国农业科学院农业经济与发展研究所

　　2022年中央农村工作会议强调，要瞄准“农村基本具备现代生活条件”的目标，提高乡村基础设施完备度、公共服务便利度、人居环境舒适度，让农民就地过上现代文明生活。农村要具备基本现代生活条件，首先要搞好人居环境。农村人居环境质量不仅关系到农民的获得感、幸福感和安全感，更是农村是否具备基本现代生活条件的直接体现。改善农村人居环境，是党中央从战略和全局高度作出的重大决策部署，是对农村居民美好环境需求的积极回应，是全面实现乡村振兴战略的有效举措。

　　党的十八大以来，中央政府出台了一系列农村人居环境治理支持政策，并取得了显著治理成效。截至2021年底，全国农村卫生厕所普及率超过70%，农村生活垃圾进行收运处理的自然村比例稳定保持在90%以上，47.6%的村生活污水集中处理或部分集中处理，95%以上的村庄开展了清洁行动。虽然农村人居环境整治工作取得了阶段性成效，但仍然存在进展不平衡、技术支撑不足、社会监督不完善、长效管护不健全、农民参与不充分、社会力量参与不足等问题。面向新时代新征程，完善农村现代生活条件，要稳妥有序推进农村人居环境整治提升，要从六个方面着手强化机制建设。

　　第一，建立健全分类推进机制。农村人居环境整治提升要充分考虑区域生态、经济、社会等因素的差异性，要与地方经济社会水平和发展能力相适应，也要同当地的文化和风土人情相协调。一是农村厕所改建要遵循实事求是、群众乐于接受的原则，根据区域的实际情况选择适合的改建模式，重点推动中西部地区农村户厕改造。二是要以可持续治理、资源化利用为农村生活污水治理导向，分区分类形成一批可复制可推广的治理模式。三是推动有条件的地方开展农村生活垃圾源头分类减量与资源化利用，探索就地就近就农处理利用路径，健全农村生活垃圾收运处置体系。

　　第二，建立健全技术支撑机制。既要鼓励科研机构企业加大新技术新产品研发力度，加快推出因地制宜的卫生厕所、生活污水处理、垃圾处理技术及产品，也要加大示范推广力度，积极开展试点试验，指导地方科学选择技术模式，还要建立设施设备建设验收、运行维护、监测、评估、管理服务等农村人居环境相关领域技术标准体系，强化全程质量管控。

　　第三，建立健全农民参与机制。农民是乡村的主人，在农村人居环境整治提升中，农民群众不仅是受益者，更是重要的参与者、建设者和监督者。要全方位、多形式加强舆论宣传教育，提升农户对人居环境整治的正确认识，并通过“美丽庭院评选”“积分兑换”等活动，提高村民在人居环境整治中的主人翁意识。更要鼓励村民参与整治决策，让有能力、有资格的村民成为人居环境整治工作的执行者和监督者。

　　第四，建立健全社会动员机制。动员社会力量，建立“共谋、共建、共治、共评、共享”的组织机制。突出基层党组织的领导效能的同时，调动整合社会资源，从而形成农村人居环境整治合力。既引导村集体经济组织、农民合作社等发挥积极作用，又以乡情乡愁为纽带，吸引和凝聚各方人士支持家乡建设。

　　第五，建立健全长效管护机制。着力构建系统化、规范化、长效化的建管用并重制度和机制。首先，根据人口、产业、功能等科学规划布局，完善村庄配套设施设备，建立健全市县责任主体、镇村管理主体、农民受益主体的“三位一体”管护责任体系。第二，要在村集体经济条件较好的地方，探索建立村级运营管护组织。第三，要推动农村厕所、生活污水垃圾处理设施设备和村庄保洁等一体化运行管护。逐步建立完善有制度、有标准、有队伍、有经费、有监督的农村人居环境长效管护机制。

　　第六，建立健全社会监督机制。通过强化监督与指导，实现社会监督常态化，提升农村人居环境治理效能。在完善监督机构、健全规范程序的基础上，通过“随手拍”“红黑榜”等活动建立监督奖惩机制，实现“人人监督人居环境”的良好氛围，激发村民有效参与的内生动力。同时还要基于人居环境整治过程中不同角色的定位与分工构建问责机制，推动问题及时整改。

　　农村现代化是建设农业强国的内在要求和必要条件，建设宜居宜业和美乡村是农业强国的应有之义。党的二十大报告也将“农村基本具备现代生活条件”列入了二〇三五年的总体目标。站在新的历史起点，要扎实开展农村人居环境整治提升五年行动，通过强化人居环境整治提升机制建设，逐步改善农村现代生活条件，为全面推进乡村振兴、加快农业农村现代化提供有力支撑。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）