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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

“绳彩飞扬”助力校园特色体育******

　　山东省济南市历下区历山学校：

　　“绳彩飞扬”助力校园特色体育

　　近日，在山东省济南市历下区历山学校操场上，学生们随着大绳和小绳的翻飞，机智地跳跃、跑动，笑意写在脸上、快乐洋溢心中。这是该校学生正在备战全国跳绳联赛训练的场景，而全校开展跳绳活动正在成为学校的一道风景，“人人会跳绳、天天有比赛、班班有队伍”局面已经形成。

　　从2018年9月开始，历山学校着力研发实施“绳彩飞扬”特色课程体系，在“以绳健体、以绳会友、以绳促德、以绳增智”的理念引领下，学校以学生体质健康为中心，以体育课堂为载体，以阳光大课间为补充，以“绳彩飞扬”为主题，充分发挥花样跳绳特色项目的育人作用，将校园特色体育文化建设与学校整体文化育人建设紧密结合起来，为学生健康打下了坚实基础。

　　“绳彩飞扬”课程推动学校特色体育文化发展

　　近年来，历山学校结合本校实际情况，遵循学生年龄阶段的发展规律，加强对跳绳运动传统文化的传承，引导学生逐步了解跳绳文化，不断丰富跳绳课程内容，同时，将跳绳与音乐等学科相结合，借助音乐的旋律，提升学生对韵律的欣赏和对节奏的把握；立足实践探索编制花样跳绳绳操“绳彩飞扬”课程教材，在学校大课间推广，激发学生跳绳的兴趣，为校园特色文化打好基础。

　　除了提升学生们的技能，学校还注重跳绳知识和礼节等相关体育文化的教育，将花样跳绳技能教学渗透到体育教育中，由“戏”过渡到“育”的阶段，其内容和形式不断发展变化。同时，学校注重跳绳组合形式等方面的探索与研究，使花样跳绳运动朝着多样性、娱乐性、观赏性的方向发展。经过大量的“练”和“赛”，不仅学生之间的默契配合度得到提升，团队合作意识与能力也得到增强。

　　学校还充分发挥第二课堂的作用，利用花样跳绳社团弥补学生“练”“赛”的不足。为提高学生兴趣，学校专门成立了“跳绳社团教师指导小组”，以帮助各学习小组的教师学好每一个动作。同时，学校还加大对课程理论的学习研究，参与编写《山东师大基础教育集团跳绳教程》《花样跳绳》校本教程教材，申报课题“跳绳运动对提升小学生体质健康的实践研究”等。

　　多种方式推动“以赛促练，以练促学”

　　学校充分考虑跳绳场地较小的特点，利用“天天跳绳”软件，组织全校线上跳绳比赛，组织学生参加山东省第一届线上中小学生跳绳比赛，为学校线上体育教学发展提供了更多借鉴和经验，让“以赛促练”成为学校体育发展的主要路径。

　　结合学校体育教学实际，学校着力推进“以赛促练，以练促学”活动。第一学期低年级以“一分钟并脚跳”为主，高年级以“8字绕”为主；第二学期学校组织体育节、跳绳吉尼斯活动。同时，借助山东师大基础教育集团办学优势，2021年，学校承办了“童心向党，绳彩飞扬”山东师大基础教育集团跳绳比赛，让整个校园因花样跳绳焕发出新的活力与生机。

　　“绳彩飞扬”助力学生全面成长

　　通过特色体育文化引领，学校的体育工作实现了质的提升。

　　2021年学生体质健康综合评价达标率为96.34%，其中一分钟跳绳达标率高达99.61%。从2018年开始至今，历山学校花样跳绳队在全国跳绳联赛、全省全民健身运动会、全省中小学生线上跳绳比赛、济南市中小学生跳绳比赛上屡次取得优异成绩：18次获得全国跳绳联赛第一名，连续4年获得山东省特等奖，学校“绳彩飞扬”活动获得历下区“阳光大课间”活动评比第一名，学校被评为“山东省校园跳绳推广学校”。

　　（作者：辛吉荣 王欣欣，单位系山东省济南市历下区历山学校）

　　《中国教育报》2023年01月10日第9版

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）