時空穿越或成真!蟲洞首次被找到,專家用關鍵的SYK模型造出來了

魔方科學 發佈 2022-12-02T12:45:36.578503+00:00

但如果說以往只是停留在人為想像層面的話,那麼此次的最新研究則是將它落到了實處,讓不少人感到震驚的同時,也更期待看到它究竟是什麼樣。

一直以來,蟲洞都是科幻的「標配」。國際上無論是古代神話、現代科幻片,還是古裝穿越劇,亦或是叮噹貓一類的動畫,幾乎都有時空穿越的「戲碼」。但如果說以往只是停留在人為想像層面的話,那麼此次的最新研究則是將它落到了實處,讓不少人感到震驚的同時,也更期待看到它究竟是什麼樣。

11月30日,一篇「全息蟲洞」的研究發表在了《自然》(Nature)上,並且直接登上雜誌封面。據悉,這是一篇來自美國加州理工學院Maria Spiropulu領導的團隊所發現。作為一個眾所期待的事物,雖然此前一直在追尋它,但真的將它證實真的可能存在於現實宇宙中的時候,還是會覺得為何如此不可思議。

能讓相差甚遠的兩個點瞬間連接,那麼專家造出的這一「蟲洞」究竟是如何運作的呢?又到底意義何在?不過魔方看來,在此之前我們不妨先來了解一下蟲洞究竟是什麼。

蟲洞的「前世今生」,為何讓無數人著迷?

廣義的「蟲洞」概念其實源於奧地利物理學家路德維希·福萊姆在1916年提出來,並且經愛因斯坦級納森·羅森在1935年完善,因此蟲洞其實也被稱為「愛因斯坦—羅森橋」。而隨著後來富勒、惠勒、克爾、薩魯奇等科學家們研究的不斷深入,「蟲洞」不斷被豐富被延伸,本質上來說,「蟲洞」其實不僅僅是人們口中的「時空蟲洞」,還包括其他很多類型,比如黑洞、白洞乃至蟲洞中的不同類型。

一般來講,蟲洞被認為是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道,它是「高速」的,沒有視界,同時也必須依靠負能量維持。據悉,它的產生主要依靠自然產生,其一是源於黑洞的強大引力能;其二則是源於黑洞周圍的能層時空撕開了口子,在引力能和旋轉能的效應下形成一個個小的蟲洞。

因為蟲洞蘊含的神秘,基於自然界的蟲洞,也有人類想像中的蟲洞存在。這一層面來說,蟲洞被認為或許可能從一個有限時間傳送到一個無限時間點上,聯繫著現在與未來,是一個天然的時間機器。因為其與黑洞的聯繫,也被認為可以藉此打造一個微觀黑洞也就是蟲洞。或者是通過量子效應組織坍縮形成黑洞,轉而形成蟲洞......等等。

其實總體來看,至今黑洞和蟲洞的諸多細化都讓不少人傻傻分不清,但是相比於黑洞霍金輻射攜帶落入黑洞天體的原始信息外,蟲洞沒有視界、無需轉化、不發生信息丟失、霍金認為的近光速飛行及四周皆有「蟲洞」,還能應用於星際旅行、認為建造的吸引力以及可行性或許會更大。而這些,或許就是為什麼讓諸多科學家為它著迷的原因所在吧!

愛因斯坦被顛覆!專家利用關鍵的SYK模型造出「蟲洞」

值得注意的是,雖然愛因斯坦完善了蟲洞理論,但是他其實自身是不相信它真的會存在。而相比於以往的通過實驗來替代還原,此次這支美國的研究團隊則是真實使用谷歌的量子計算機對全息蟲洞進行了「模擬」,創造出了有史以來第一個蟲洞!

一定程度上來說,愛因斯坦此前的想法是完全被顛覆了,同時一直以來科學家們致力於尋找的也第一次被真實找到了。值得一提的是,在此次的研究中除了這一歷史性的突破外,其實還有另外三大新發現!

首先,來自谷歌、MIT、費米實驗室和加州理工學院的專家使用的工具是一台具有9個量子比特的量子計算機,並用它建造了一個簡化版的SYK模型。事實證明,這一SYK模型能模擬出對應的量子動力學,它不僅是此次成功的關鍵,也證明了普通的計算機上完全不能運行,將量子計算機與量子物理學夢幻聯動。

SYK模型,其實用通俗易懂簡單的話來說,它就是一個群體會相互作用的全息物質粒子系統。在2015年的時候,它被量子引力理論家Juan Maldacena提出。按照這一模型原理,只要將兩個相連接在一起,就能對可穿越蟲洞進行編碼。

其次,該團隊在模擬過程中還原了現實世界中「量子蟲洞」可穿越的全程,驗證了蟲洞在眨眼間將信息在兩個糾纏粒子間立即發送的神奇。專家們利用SYK理論,將一個量子比特的信息發送到了其中一個,果然第二個系統中就出現了。這是首個足夠小又足以在當今現有量子硬體上實現的事件,對於未來探索量子引力也提供了強大的測試平台。

與此同時,其實一直以來人們一直猜想的都是蟲洞想要穿越就需要保持足夠長時間,以便其受到負能量爆炸的衝擊。而為了驗證這一想法,專家們也真的發現了只有當負能量衝擊擊中它的時候蟲洞才會有其典型特徵,而正能量則不會。

因此一定程度上這就不僅僅是一起標準的量子傳送事件了,更是深層次探索了真實世界蟲洞的存在。對於探索它們究竟位於宇宙中的哪裡,也是至關重要的。

總結

儘管學術界也有專家認為它對蟲洞的探索僅僅停留在二維時空,而非我們實際生活的(三維空間+一維時間)四維時空,相比之下其實是簡易化的2D玩具模型,忽視了這兩大時空中存在的量子引力差異。

但不可否認,這一研究也仍舊有著不少的「通用」新經驗,對於進一步深入研究的專家、愛科幻、愛探索的宇宙愛好者們來說其實都意義重大,量子糾纏與穿越蟲洞的神奇實現離我們不遠了。

那麼,若真在不久的將來研究出了時空蟲洞。如果可以穿越的話,你是想回到過去,還是去到未來呢?

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