12月1日,著名学术期刊《自然》杂志发表一篇物理学论文,对爱因斯坦有关“虫洞”的预言取得突破性进展,科学家们在实验室中,利用量子计算机模拟了量子虫洞的穿越,此举是否意味着宏观虫洞的存在?人类利用虫洞进行星际旅行还有多远?

在天文物理学界,爱因斯坦曾有几个著名的预言,经过近百年的时间验证,人们一一确认了这些预言的准确性。

其中比较著名的是黑洞、引力透镜和引力波,这些预言不仅有理论基础,而且在后来被科学家们证实。

爱因斯坦的预言有很多,一些已经被证实了,还有一些虽然未被证实,但是也在被科学家努力证实的过程中。这些未被证实的预言中,最著名的就是“虫洞”了。

虫洞的作用

由于宇宙的限制,即便是宇宙最快速度,用光速旅行的话一个单程也需要4.2年的时间,而想要横穿银河系,则需要数十万年的时间,对于人类短暂的生命来说,利用速度来实现星际无疑不是最佳选择。

幸好在爱因斯坦的预言中,虫洞是连接宇宙两个遥远地方的点,无论多么遥远的距离,只要通过这个点,就会在很短的时间从一段到达另外一段。

也正是虫洞的存在,才给人类留下了一丝希望,人类想突破空间限制,最好的办法是利用虫洞来现实星际旅行,不仅可以突破时间的限制,而且可以突破空间的限制,让人类瞬间就可以达到宇宙的各个角落中,也让人类可以回到过去和未来。

基于这个原因,无论是为了验证爱因斯坦的预言,还是为了人类未来星际旅行做准备,科学家们对虫洞的研究,都在紧锣密鼓进行着。

通过爱因斯坦的理论,人们证实了致密天体会导致时空弯曲,而虫洞实际是在巨大的引力下,时空弯曲到一定程度,乃至于折叠起来。所以这里就有一个前提,那就是在巨大的吸引力下。

而在目前阶段,人类能够想到引力最大的天体就是黑洞,只有黑洞才能形成巨大的引力,导致空间折叠,所以霍金曾经猜测,黑洞中心的奇点,就是连接时空的隧道,也就是虫洞的入口。

直到前些年,人们才一睹黑洞的真容,至于黑洞里面是什么?以人类目前的科学技术手段,对黑洞的研究还在初级阶段。

所以想研究黑洞寻找虫洞的入口,非常困难,科学家们就转换了思路,既然在宏观宇宙中寻找虫洞非常困难,那么是否可以在微观尺度的量子世界中,寻找到虫洞呢?

量子世界中的穿越现象

早在2014年6月的时候,澳大利亚昆士兰大学的科学家就利用两个光量子,在实验室用进行了虫洞穿越实验。

在这个实验中科学家准备了两个光量子“1号光子”和“2号光子”,在实验中,科学家模拟光子在穿过虫洞后的影响,对其一举一动进行跟踪研究。

这个结果证明至少在量子尺度上,虫洞不仅存在,而且光子可以穿过虫洞实现时间旅行。

在这个实验中,科学家利用光子穿越虫洞进行比对实验,对两种可能出现的结果进行研究。

首先,他们用1号光子穿越虫洞,通过观察发现,在1号光子穿过虫洞后,并且与一个现在不存在的自己,也就是以前的自己发生相互作用。

而2号光子则是在正常空间内活动,但是在穿过虫洞过程中,会与卡在时间封闭线中的另外一颗光子发生相互作用。

通过实验表面,在量子层面虫洞的存在,而量子在穿过虫洞的时候,不仅在空间上有变化,而且在时间上也会出现变化。

这一研究结果随后被发表在《自然·通讯》杂志上,这个实验为人类研究虫洞的方向又往前进了一步。

量子计算机创造出“虫洞”

如果说2014年的研究,科学家只是模拟光量子在穿过虫洞后,对比发现光量子出现的变化,以证实在微观尺度的黑洞存在的话。

那么发表在12月1号《自然》杂志上的研究,则是科学家们利用量子计算机创造出来一个全息的虫洞,此举也被称为人类创造出来的第一个虫洞。

这份研究最早追溯到2019年,当时科学界就像利用量子计算机,在实验室的环境中进行虫洞相关的研究。

对于这个虫洞的研究,也是聚集了众多的天才大脑,由:麻省理工学院、谷歌实验室、费米实验室和加州理工大学的科学家们共同完成。

这个实验是在同一个量子芯片中,创建了两个纠缠的量子系统,将一个量子放入到其中一个量子系统中,科学家们在另外一个量子系统中,观测到这个量子穿越虫洞携带的信息,而这个结果也符合预期所表现的引力特征。

随着这次量子计算机模拟出来的虫洞,在学术界引起巨大的轰动,同时也存在巨大的争论。

著名量子引力理论学家雷纳特·洛尔(Renate Loll)认为,此次研究团队虽然利用量子计算机模拟并创造出来虫洞。

但是其对现有的研究的理论研究参考意义不大,因为此次是基于二维尺度上创建出来的虫洞,而我们生活在四维空间(三维空间+时间)中,实际情况远比二维空间中的量子引力更为复杂。

但是另外一些科学家则认为,虽然二维空间与我们生活的空间有很大的不同,但是却有许多通用的经验,在研究四维空间中,也有许多借鉴意义。

结语:

虽然此次量子计算机创造出来的虫洞,不仅是二维空间的虫洞,而且也是发生在微观世界量子尺度上进行的实验。

但是,此次实验的成功,人类至少证明“虫洞”不仅存在,而且现在人类的科学技术水平,也可以在实验室中创造出来虫洞。

无论如何,这是人类在虫洞研究中最重要,也是最坚实的一步,随着首个“虫洞”被量子计算机创造出来,将来还会有更多的虫洞被创造,而人类研究最困难的就是从0到1的突破。

当突破0进入到1的阶段,人类会在这个基础上扩大研究,也许在不久的未来,人类将会穿越虫洞,到宇宙各个角落实现星际旅行,相信随着研究继续下去,这一天终会到来。