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

五十年来寿命减少一半！蜜蜂消失会导致人类灭绝吗？******

　　近日，美国马里兰大学在《科学报告》杂志上发表了一项新研究：在受控实验室条件下，现在饲养的蜜蜂其寿命比上世纪七十年代短了50%。现在饲养的蜜蜂平均寿命为17.7天，而上世纪70年代为34.3天。

　　当与自然环境下的蜜蜂相比时，其趋势竟然一致。为了找到原因，研究人员考虑了农药、环境压力、寄生虫、营养等各种因素，结果显示，蜜蜂寿命的总体下降可能是遗传因素。

图源：中国蜂业杂志

　　小小蜜蜂，巨大作用

　　“如果没有昆虫进行这种自由自在的授粉工作，那么很多植物必将灭绝——原先靠这些植物来保持土壤的活力，并且给土壤增加养分，一旦这些植物灭绝了，那么土壤就会变得干枯贫瘠，进而严重影响该地区的整个生态系统。”

——蕾切尔·卡森《寂静的春天：大地的绿色瀑布》

　　蜜蜂是授粉网络的核心。作为授粉昆虫，蜜蜂在全世界各地辛勤地传播花粉，直接关系到全球76%的粮食作物和84%的植物的花粉传播。每一只蜜蜂，能够沾住足足五十万到七十万粒花粉，使得植物授精充分，无论对于作物产量还是质量都有着广泛的提升。

图源：联合国粮农组织

　　蜜蜂影响农作物产量。蜜蜂是授粉活动的主力，影响了世界35%的农作物产量。据联合国粮农组织公布，与人类密切相关的107种重要农作物品种中，91种依赖蜜蜂授粉。经过蜜蜂授粉后，13种农作物增产幅度达90%以上，30种农作物增产幅度为40%-90%，27种农作物增产幅度为10%-40%，21种农作物增产幅度在10%以下。

图源：参考文献1

　　蜜蜂创造了巨大经济价值。中国农科院蜜蜂研究所研究结果显示,蜜蜂授粉对36种作物生产贡献的经济价值达到3042.20亿元,占作物总产值的36.25%,相当于全国农业总产值的12.30%。据估计，蜜蜂授粉每年可以为美国创造150亿美元的价值，除了酿蜜，更多的是作物因蜜蜂授粉而在产量和质量上产生的增加值。

　　蜜蜂消失会导致人类灭绝吗？

　　很多文章中有过这样的言论“如果蜜蜂从地球上消失，人类将只能再存活4年。没有蜜蜂，没有授粉，没有植物，没有动物，也就没有人类。”这是真的吗？蜜蜂消失会导致人类灭绝吗？

　　答案是不会的！

　　首先，蜜蜂对我们的日常生活确实起到了很大的作用，但这种作用并非不可替代。这个世界上并不是只有蜜蜂会授粉，有很多昆虫，如蛾子、蝴蝶、苍蝇、蝙蝠、甲虫都能进行花粉传授。在很大程度上可以弥补蜜蜂缺失的不足，至于效率，确实没有蜜蜂那么高。

　　其次，人类主要的农作物要么是风媒（玉米，水稻，小麦），要么是自花授粉（大豆，豌豆），要么干脆是克隆繁殖（土豆），没有蜜蜂也一样可以产生籽粒和可食用部位。只有水果和蔬菜与蜜蜂授粉相关，例如西瓜、苹果、芒果等水果，南瓜、丝瓜、黄瓜等蔬菜。

　　但是蜜蜂消失带来的损失确实是巨大的！

　　如果蜜蜂灭绝，很多物种也会跟着逐渐湮灭。比如高度依赖昆虫授粉的巴旦木，如果缺少蜜蜂等授粉昆虫，几乎不会结果。许多濒临灭绝的珍稀植物甚至只能依靠特定的蜜蜂帮助授粉。

　　如果蜜蜂灭绝，蜜蜂珍贵的副产品也会消失。比如蜂蜜、蜂胶和蜂蜡。蜂胶具有很高的药用价值，在美容养颜方面效果也十分显著。蜂蜡作为少有的能被大规模获取的天然蜡，已经被广泛应用于化妆品、农业、医药、食品甚至航天、电子、军工等行业的生产制造中。

　　保护蜜蜂，我们可以做些什么？

　　蜜蜂不仅能为人类提供大量食品、医药、营养等，还可以为农作物、果树、蔬菜、牧草等传播花粉，大幅度提高农作物的产量和品质，利用蜜蜂为大田植物授粉和大棚植物授粉，是现代农业生产的必然趋势。因此，应该采取措施保护好蜜蜂。

图源：农科专家在线

　　为蜜蜂创造良好的生活环境，以保障授粉。将部分农田空出，为蜜蜂打造天然的栖息地。种植不同花期的本土植物，形成灌木篱墙。同时种植向日葵、咖啡树，以及牛油果树和芒果树等，吸引蜜蜂。减少杀虫剂的使用，不破坏蜜蜂窝。

　　在花园里种植本地植物，为蜜蜂提供它们喜欢的食物。植物和授粉昆虫是共生互助的关系。它们彼此需要，也只有这样才能生存并进化。种植各类不同花期的本地植物，有助于授粉昆虫的生存。

　增加对蜜蜂的了解，克服你的恐惧。通过学习，你会发现，并不是所有的蜜蜂都蜇人，它们成群而上是为了保护自己，并非有意伤人。通过了解如何尊重蜜蜂，我们可以避免遭受蜜蜂袭击，并能学会与这一重要生物和谐共处。

　　最后，我们希望蜜蜂消失的那一天永远不要到来。

　　来源：中国蜂业杂志、科学辟谣、数字北京科学中心、农科专家在线、植物人史军微博

　　参考文献：

　　[1]姚军,姚沛辰.小蜜蜂 大作用[J].知识就是力量,2020,(05):24-27.

　　[2]李位三.论蜜蜂在生态农业系统中的特殊作用[J].中国蜂业,2010,61(03):50-51.

　　整理：刘雪洁