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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

山东“最牛搬家公司”！让一家酒店“走”了500米******url:https://m.gmw.cn/2023-01/06/content_1303246337.htm,id:1303246337

　　如果不是亲眼所见,很难想象一栋大楼如何被托起、挪动,再被放下。但这件事确确实实发生了。

　　2022年11月19日,

　　在海南省三亚市,

　　红塘湾的一家酒店五个小时

　　被迁移约500米。

　　这栋重量为7500吨的酒店为何被迁移?

　　迁移过程中遇到哪些难点?

　　迁移一栋楼得花多少钱?

　　记者专访了山东建筑大学

　　工程鉴定加固研究院院长、

　　海南红塘湾酒店迁移工程总调度张鑫。

　　像锯木头一样

　　把地下室和地面分离

　　成功“挪动”海南红塘湾这家酒店的,是山东建筑大学工程鉴定加固研究院和山东建固特种专业工程有限公司。

　　“这栋7500吨重大楼的平移,一方面要靠研究院承担项目设计,另一方面要靠建固公司来具体施工。”山东建筑大学工程鉴定加固研究院院长张鑫透露,别看仅用5小时就将酒店迁移到位,其实此前的准备工作就花了两个多月,平移过后还要进行建筑的加固和恢复,确保使用安全。

　　迁移前

　　迁移后

　　相比过去平移的建筑,张鑫坦言,迁移红塘湾酒店的难度还是比较大的。“如何让地下室和地面分离并进行结构托换,是酒店迁移前的一大难点。”张鑫透露,用金刚绳锯像锯木头一样把地下室的基础顶切断,最大限度减少震动,通过可靠的托换结构保证上部结构安全。

　　此次迁移的第二大难点在于这栋酒店重、占地面积大,且呈不规则形状,因此在布置大型液压平板拖车时颇费周章。“我们先在原址将酒店顶起来1.9米,利用拖车能自由升降的特性,256轴平板拖车降到最低,穿插到了地下室底部,由此托起了整栋大楼。”张鑫介绍,为防止地基沉降,他们沿大楼的平移轨迹,事先对修好的临时道路进行了地基加固。

　　值得一提的是,与建筑对应呈扇形布置的256轴平板拖车被数据线串联起来之后,由一名工作人员拿着遥控装置统一控制所有车前进,最终将酒店“挪动”到了指定位置。

　　“由于扩建需要,丹麦哥本哈根机场的候机厅曾被平移了2500米。该候机厅平面最长为80多米,但我们此次平移的海南红塘湾酒店,南北方向的平面长约100米。”张鑫透露,这是目前国内最大的拖车迁移单体工程,也是世界首例使用扇形布置拖车迁移的最大最重工程。

　　平移一栋楼的花费

　　最多是新建楼的一半

　　施工过程中,人们能不能在移动的建筑里走动办公?

　　“从1998年起,我们负责的每个平移项目,基本都是不停止办公的。平移海南红塘湾酒店时,里面虽然没人办公,但人们在移动的建筑里走动是完全没问题的。”说到这里,张鑫还举了个例子,“比如2000年的临沂国家安全局办公楼根本不允许停止办公,我们有信心保证项目平移中的安全。”

　　很多人都关心,移动这栋酒店要花多少钱。张鑫揭秘,移动一栋楼比新建一栋楼便宜多了。“我们曾统计过迁移的建筑,费用是拆除重建的30%-50%。”

　　张鑫介绍,除了节省费用,平移还能省下时间、保护环境。

　　“举例来说,建造一栋大楼期间,要给员工租房子办公。此外,拆楼还会产生不可再生的建筑垃圾,造成资源浪费,引发粉尘噪音等污染。”在张鑫看来,土木建筑行业想要实现可持续发展,首要任务就是不能大拆大建。“因为经济效益和社会效益显著,人们越来越重视平移技术,市场接受度也逐渐提高。”

　　值得一提的是,在海南红塘湾这家酒店平移过程中,山东建筑大学工程鉴定加固研究院和山东建固特种专业工程有限公司,还对酒店进行了实时健康监测,以确保迁移安全,“就像人们背着24小时心电图一样。”

　　平移能保护历史建筑

　　留住城市记忆

　　2021年9月,中办、国办发文,在城市更新中禁止大拆大建。要保护好历史地段、自然景观、人文环境和非物质文化遗产,着力解决城乡建设中历史文化遗产屡遭破坏、拆除等突出问题,确保各时期重要城乡历史文化遗产得到系统性保护。

　　“我认为平移最大的意义就在于保护历史建筑。”在张鑫看来,一些优秀的历史建筑或文物建筑有很重要的文化价值,通过平移保护,可以解决城市建设过程中拆除与保护的矛盾,促进文化传承,因此很多历史、文物建筑的价值不能用钱来衡量。

　　记者查询资料获悉,被称作山东“最牛搬家公司”的山东建筑大学工程鉴定加固研究院和山东建固特种专业工程有限公司,曾移动过多栋历史建筑。

　　2005年,因纬六路拓宽,将济南市纬六路27号的“老洋行”向西平移了15米。这也是山东最早平移的老楼。2008年3月,因经二路拓宽改造,该公司又对具有百年历史的济南市宏济堂经二路药店实施了平移。

　　相比之下，大家更熟悉的还是2020年轰动一时的济南百年修女楼平移工程。张鑫透露，海南红塘湾这家酒店比济南修女楼的平移难度更大。一是修女楼建筑面积约1700平方米、重约2600吨，但海南红塘湾这家酒店建筑面积4658平方米、重约7500吨，相当于三栋修女楼的重量；二是修女楼是在平地顶升后平移75米，而拥有地下1层、地上2层的海南红塘湾这家酒店是在事先“挖”好的临时通道内平移了500米，其间要时刻防止地基沉降变形。（此前推送→走了82分钟！这座修女楼离开她住了百年的地方，“搬”了新家）

　　“最牛搬家公司”牛在哪儿

　　在外人看来,山东“最牛搬家公司”充满着神秘感。

　　据了解,自1992年山东建筑大学鉴定加固研究院成立以来,他们在30年间主导完成了46项移位工程,其中不乏世界最高、最重或移动距离最远的建筑。

　　山东建筑大学工程鉴定加固研究院院长、教授张鑫向记者介绍,我国正处于大规模基础设施建设时期,已建成的既有建筑面积超过七百亿平方米。由于超过设计使用年限、原设计标准偏低或施工缺陷等,30%-50%的既有建筑出现安全性降低或功能衰退,因此继续对既有建筑进行鉴定、加固和改造,以提升使用功能、延长使用寿命,提高其抵御灾害的能力。

　　“我们团队于1992年组织成立了山东建筑大学工程鉴定加固研究所,长期致力于该领域的科学研究和技术研发。”张鑫指出,2002年,他们还依托研究所,成立了山东建固特种专业工程有限公司,不光能对建筑物进行加固改造和移位,还能把歪了的建筑物矫正过来。

　　“我们团队的研发和文化特色就是‘产学研一体化’,政府也叫‘四不像’。”张鑫透露,他们团队有170余人,其中教授、副教授、博士等30多人,此外还有50多位具体施工的工程技术人员。

　　眼下,该研究院已经完成了几十项国家、省、部级课题,其中“建筑物移位改造工程新技术及应用”获2014年度国家技术发明二等奖。张鑫半开玩笑地告诉记者:“搞研究的、上课的及技术推广应用的是一帮人,我们把研究成果亲手用到了工程当中。”

　　记者　巩悦悦　荆新年

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）