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

家庭防疫消毒慎用紫外线设备******

　　消毒是阻断病毒传播的有效方式之一。近日，随着新冠病毒感染者居家隔离人数的增多，如何有效地消毒成为热议话题。有公众提出，紫外线消毒杀菌率高达99%，用于降低新冠病毒传染致病性0.3秒的时间就足够了。

　　那么，这种观点是否正确？家庭防疫，用紫外线消毒设备是否靠谱？

　　深紫外波段可实现杀菌灭活

　　紫外线位于光谱中紫色光之外，为不可见光。在日常生活中，人们经常利用紫外线杀菌消毒，例如在太阳底下晒被子就是典型的利用紫外线消毒的例子。

　　中国科学院半导体研究所研究员闫建昌告诉科技日报记者，紫外线可以根据波长，由长到短划分为UVA、UVB、UVC三种波段。由于紫外线的波长与光子能量成反比，因此当紫外线的波长越短时，其光子能量越高，相应的杀菌消毒能力就会越强。

　　“UVA波段指波长在320—400纳米的紫外线，平时生活中照射到地表的紫外线，大部分是UVA波段，它有一定的抑制细菌的能力。UVC波段指波长在200—280纳米的紫外线，也被称为深紫外波段，这一波段的紫外线能够破坏细菌或病毒的DNA与RNA链条，使其失去复制或繁殖的能力，从而真正实现有效地杀菌灭活。”闫建昌说。

　　闫建昌认为，正确地使用紫外线可以消灭新冠病毒，但0.3秒内即可降低新冠病毒传染致病性，这种说法并不严谨。

　　“能否较快较好地消灭病毒，主要是看紫外线的剂量。紫外线的剂量受到紫外线的光功率，即单位面积上光能量大小的影响。同样波长下的紫外线，光功率越高，紫外线的剂量越大，杀菌的时间自然会越短。因此，只有在足够强的光功率下，才有可能实现0.3秒消杀新冠病毒。”闫建昌说。

　　中国疾控中心环境所研究员沈瑾也指出，一般情况下，传统的紫外线灯消毒作用时间为半小时，尽管近年来紫外线技术有新的发展，但目前还没有系统的、权威的研究或报道显示，0.3秒的时间就可以达到消毒的效果。

　　紫外线消毒灯存在安全隐患

　　深紫外波段的紫外线具有较强的杀菌效果。那么在家庭防疫中，用紫外线消毒灯进行消毒是否是一个靠谱的选择？

　　原武钢二医院外科主任医师、武汉科技大学医学院外科学兼职教授纪光伟指出，紫外线和其他光一样，沿直线传播，穿透能力较差。如果有遮挡物，紫外线消毒灯的杀菌效果就会大打折扣。同时，紫外线消毒灯还存在安全隐患。深紫外波段能够消灭病毒，也能损害人体细胞。“如果使用不当，可能会灼伤眼睛或皮肤，增加患眼部疾病和皮肤癌的风险。”纪光伟说。

　　此外，闫建昌还指出，当紫外线的波长短于240纳米时，会在空气中激发出臭氧，如果没有及时通风，当臭氧达到一定浓度时，会对呼吸道造成损害。目前在民用和工业领域消毒杀菌应用的深紫外光源大多是汞灯，使用汞元素作为核心发光材料。如果意外破损可能会造成汞泄漏，危害人体健康。

　　家庭防疫应采取何种消毒方式

　　除了紫外线消毒灯，一些家用空气消毒机和手持式的LED消毒器也应用了紫外线杀菌技术。据闫建昌介绍，这两种设备具有相对较高的安全性。

　　“应用了紫外线杀菌技术的空气消毒机，其紫外线的作用环境在消毒机内部，不会存在照射到人的风险。同时，这类产品在上市之前，还需要做紫外线泄露的相关检测，能够保证安全性。”闫建昌说，“LED紫外线手持消毒器紫外线的光功率较低，手持的操作方式也相对安全。同时，部分消毒器还具有红外传感等功能，如果检测到人会停止工作。”

　　除了紫外线消毒设备外，家庭防疫还可以使用酒精和含氯的消毒液。

　　纪光伟告诉记者，75%的酒精可以消灭新冠病毒。日常生活中，可以采用涂抹酒精的方式对物体表面进行消毒。“切忌在空气中喷洒酒精消毒，以免遇火而引起火灾。在使用酒精时，还需要避开明火。”纪光伟说。

　　在含氯的消毒液中，较为常见的产品是84消毒液。纪光伟表示，84消毒液以次氯酸钠为主要成分，物表消毒的浓度一般为3%，具体配比要按照说明书进行操作。在配比完成后，最好采用涂抹的方式进行物表消毒，或直接用消毒液拖地。完成消毒后，需要等待一段时间，再用清水擦拭，去除多余的消毒液。

　　最后，在居家防疫中，还要避免过度消毒。纪光伟表示，常温条件下新冠病毒在大部分物品表面存活时间较短。在患者居家期间，应加强室内通风，主要做好重点区域，例如共用卫生间和共用物品的消毒。

　　“我们生活在一个充满微生物的环境中，除了有害的微生物外，还有一些对我们健康有益的微生物。频繁消毒，会影响家里正常菌群的平衡，甚至导致疾病的发生。”纪光伟说。（记者苏菁菁）