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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·深问丨庞军：中国减碳路如何跨越“气候变化陷阱”？******
中新社北京10月11日电 题：中国减碳路如何跨越“气候变化陷阱”？
——专访中国人民大学环境学院院长、国家发展与战略研究院研究员庞军
作者 徐雪莹
气候变化是否为西方限制发展中国家的陷阱？在目前的技术水平下，碳减排确实会以牺牲一定的经济增长为代价。近年来，美国更以“苛刻财政和经济负担”为由，曾退出《巴黎协定》。
中国作为世界上最大的发展中国家，其“双碳”进程何以同经济发展“双轨并行”？又如何以更短时间实现全球最大碳排放强度降幅？
“这些年，中国在提升能源使用效率、大力发展新能源及可再生能源等方面取得了很多成就。”中国人民大学环境学院院长、国家发展与战略研究院研究员庞军日前接受中新社“东西问”独家专访时指出，经济结构变化会影响能源需求总量和能源结构，推行低碳理念同样能带来更多商机。中国通过双碳“1+N”政策体系、减污降碳协同增效、建立健全碳定价等市场机制作用、大力发展新能源及可再生能源技术、加大碳捕获碳吸收技术开发利用等综合举措，有决心和意志如期完成“双碳”目标，贡献国际环保事业。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：中国如何以更短时间实现全球最大碳排放强度降幅？其降碳举措和西方相比有何不同？
庞军：从碳达峰到碳中和，美国从2007年到目标2050年间隔43年，欧盟为71年，中国承诺实现的时间只有30年。
在碳减排上，中国如今面临的一些困难，是西方当年所没有的。西方提出减碳计划时，基本已走到工业化后期阶段，产业结构转型较为彻底，很多高污染、高耗能、高碳排放行业都转移到了发展中国家。中国由于人口、产业、技术等因素，加上国际产业分工的一些阻力，难以通过产业转移来减碳。同时，中国能源结构以煤炭主导的化石能源为主，碳减排任务更艰巨。
虽然只有30年时间，但中国有决心和意志如期实现“双碳”目标，具体行动包括以下几点：
首先，立足能源结构以煤为主的基本国情，大力提升能源使用效率，降低单位GDP碳排放量，同时大力发展新能源、可再生能源。目前，中国可再生能源发展已跻身世界前列，水电、风电和光伏发电装机规模居全球前列、新能源汽车市场迅速崛起，都利于减碳。
宁夏银川市贺兰县“渔光互补”发电项目。(无人机照片)袁宏彦 摄其次，在顶层设计上，中国提出双碳“1+N”政策体系，明确了具体的时间表、路线图。对能源、工业、城乡建设、交通运输等不同行业，针对重点领域出台碳达峰实施方案，梯次有序开展碳达峰行动。
再次，同西方相比，中国采取减污降碳协同增效的办法。即在降低二氧化碳等温室气体排放的同时，推进大气污染防治，加大氮氧化物、挥发性有机物(VOCs)、二氧化硫等传统污染物的协同减排力度。
最后，中国建立了全球最大的碳市场，相比于西方国家碳市场的体量更庞大。未来可以利用全国统一碳市场，纳入不同行业，通过核证自愿减排量(CCER)交易、碳税、可再生能源配额、可再生能源交易制度、绿色电力证书交易制度等措施，形成针对高耗能行业的有效减碳手段。
线路工人在安徽省淮北袁庄境内进行晋北-南京工程±800千伏特高压直流输电线路施工作业。该工程是国家大气污染防治行动计划12条重点输电通道之一。王文 摄中新社记者：乌克兰危机等国际局势下，全球能源价格飙升，欧洲国家持续面临“油气荒”。这会否延缓各国迈向“双碳”的步伐？对中国能源结构转型有何影响？
庞军：从短期来看，欧盟大量依赖俄罗斯天然气资源，乌克兰危机确实在一定程度上冲击了欧盟的低碳转型战略。
欧洲难以获取俄罗斯天然气，又即将面临冬季采暖压力。此时能源安全显然更优先于低碳与能源转型。为解决冬季采暖等能源需求问题，德国、意大利等国可能会重启燃煤发电，或延缓燃煤电站关闭时间。这甚至可能影响到欧盟在2030年底温室气体排放量较1990年减少55%的目标。
从长期来看，各国最终还是会向低碳方向迈进。若乌克兰危机持续，欧洲可能会重新考虑其能源转型路径。一会设法降低对俄罗斯的能源依赖，加大能源供应多样性。二会加大可再生能源的开发力度，如加快开发太阳能、氢能等能源。
对于中国能源转型，乌克兰危机的直接影响没那么明显。中国能源结构以煤电为主，区别于俄罗斯供应的天然气。从某种意义上来说，俄罗斯反而有更多的清洁天然气可以供给中国，有利于中国增加清洁能源。但乌克兰危机对欧洲能源的影响也给中国能源转型带来启示，过度依赖国外能源资源，会令本国能源安全存在隐患。
2022年10月，天津LNG接收站二期项目有序进行中，确保5#、6#储罐供暖季前投用。中新社发 王军 摄中新社记者：中国能源结构偏煤，产业结构偏重，减污降碳仍存在诸多困难和挑战。“双碳”行动中会采取哪些措施保证能源安全、产业链供应链安全？中国能源转型道路何以同经济发展相协调？
庞军：以煤为主的能源结构，在中国短时间内难以改变。要保证能源安全，必须充分认识到煤炭在中国能源中的主体地位，保证煤炭持续稳定供应。同时，把煤炭的清洁高效利用作为重要抓手。一方面，对煤炭企业采取适当措施，在清洁能源利用技术上给予适当支持，促进其技术升级。另一方面，重视能源供应多元化，加大对清洁能源的开发。
产业链供应链安全亦然。“双碳”工作不可能毕其功于一役，不能因为追求“双碳”目标，就对碳排放高的重要行业“一刀切”，而要挖掘、提升企业能源利用效率的潜力。
当下，中国经济进入高质量发展阶段，要求建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。能源转型同经济发展相协调，须降低化石能源使用比例，促进能源多元化，加大对氢能等可再生能源的利用。这些都有赖于技术支撑。因此，还需不断开发新能源、节能增效等技术，通过技术挖掘转型潜力，最终实现经济发展所需要的能源能得到持续供应。
安徽省阜阳市颍泉区伍明镇境内的茨河(黑河)水系与设立的风力发电装备相映衬。王彪 摄同时，经济发展也是能源需求重要的驱动因素。能源需求通常会伴随经济发展不断增长，但经济结构变化也会影响能源需求总量和能源结构。发展高新技术、金融服务等高附加值产业，对传统产业进行升级改造，有助于加速能源转型进程。
中新社记者：中国幅员辽阔，不同地区在资源禀赋、产业分工、经济发展、碳排放水平等方面差异明显。中国各区域的产业结构调整方向有何不同？全国碳市场的设计如何考虑省际碳公平问题？
庞军：中国西部地区能源资源丰富，特别是新能源、可再生能源等，但经济发展水平较低；中部地区劳动密集型产业较突出，重工业、化工业占比较高，经济发展水平相对发达；东部地区经济发展水平较高，往往依靠外部供应能源。
中国各区域的产业结构调整，要充分发挥其资源禀赋和比较优势，才能在全国整体的经济发展格局下，使各区域产业结构趋向合理，形成区域间协同分工。
东部地区要进一步加强传统产业改造和技术创新，发展外向型经济，如高附加值的高新技术产业、数字产业，提升国际竞争力。中部地区重化工业比例相对更高，要加快推进产业转型升级，引导高消耗、高排放、低附加值产业向低消耗、低排放、高附加值产业升级，推进第三产业发展。西部地区未来可作为中国新能源产业重要基地，为其他地区提供优质的清洁能源。
其中有一点尤为重要，即防止污染产业的跨区域转移。不能说东部地区要发展，就将污染产业转移至西部；西部地区为提升GDP，就把高污染高耗能的产业承接过来。
全国碳市场设计也应考虑到省际贸易问题。省际贸易中，能源产业较密集或重化工业所占比例较高的省份，往往会为外省承接一部分碳排放；经济发达且产业结构中以高附加值产业为主的省份，则会将部分碳排放转移到外省。
因此，为解决省际碳公平问题，首先要充分考虑碳排放的空间分布特性，科学界定各省碳减排责任。对于高耗能省份，全国碳市场的配额发放要有所倾斜。配额过于宽松，起不到约束作用；过紧又会给这些省份的产业带来很大影响。因此，碳配额应当适度，并给予调整空间，让各省份有时间逐步调整能源结构。
其次，从长远来看，真正的功夫应下到碳市场之外，即通过资金、技术、人才等支持，帮助高耗能省份尽快升级改造产业结构、能源结构。例如，通过适度的碳配额拍卖筹措碳减排资金，用以支持传统省份进行节能改造与产业技术升级，缓解因省际分配效应而加剧的地区不公平。
中新社记者：作为一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，世界减碳历程有否可参考的经验？中国这场“双碳”变革又能为国际环保事业带来什么？
庞军：发达国家在减碳历程中，通过立法引领、财税刺激、科研指导等手段，促进企业减排降污，限制了高污染、高能耗行业的发展。同时，向民众推广低碳文化、低碳理念，在全社会形成崇尚低碳、清洁能源的良好风气。其为全球减碳做出的各项有效举措值得借鉴。
中国“双碳”变革必将为国际环保事业作出贡献。
一则，中国作为目前全球第一大温室气体排放国，在实现“碳中和”的进程中，对全球减排的贡献毋庸置疑。中国大力推进生态文明建设，推进新能源发展，进行低碳变革，为世界环保事业作出了突出贡献。
二则，让世界看到中国践行“双碳”理念。其他国家可以从中国的行动措施中获得经验借鉴。同时，形成示范效应与国际减碳风气，给部分消极国家带来压力，倒逼其推进减碳事业，最终促进全球减碳。
航拍塞罕坝千年秀林。(无人机照片)韩冰 摄最后，中国推行低碳还能带来更多商机。例如，大力发展可再生能源、开发新能源汽车等，均涉及数字化改造。这意味着部分企业在新领域的商机，也有助于加速国家新能源技术创新，甚至带动全球新能源技术的发展，为经济与生态带来双重增益。(完)
受访者简介：
庞军，中国人民大学环境学院院长，教授，博士生导师。主要研究领域为资源与环境经济学、能源与气候变化经济学。现为中国高等教育学会生态文明教育研究分会学术委员会成员、中国人民大学国家发展与战略研究院研究员、中国人民大学生态文明研究院研究员。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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