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

动物史研究的兴起与发展******

　　作者：陈怀宇（河南大学特聘教授）

　　动物史已经在国际学界引起了持续的关注。在2022年8月下旬波兰波兹南市举行的第23届国际历史科学大会上，开幕式安排的主题发言第一场便是“动物史和人类史的交互演进”，强调“动物的主体性”“人类记录中的动物”“动物的展现”“野生和家养动物的管理”四方面的研究。这充分说明了动物史研究的重要性和前沿性。人类的生活离不开动物，人类历史的发展也是和动物共生的历程。当然，从自然史的角度而言，动物的历史要比人类的历史久远得多。

　　进入人类世之后，人类的活动范围不断扩大，而动物的活动范围不断缩小，特别是启蒙时代以来，人类被视为万物之灵，地位凌驾于自然界的动物之上。人口在二战后爆发式增长，工业化在全球迅猛发展，与之相伴随的是自然生态环境的恶化，地球上的物种急剧减少，下一代能亲眼看见的动物越来越少。这种危机促使学者从将动物看作是客体和资源使用转向思考与动物共存共生。当国际学界出现这样的自觉意识之后，去人类中心主义的动物史作为一门新兴学问应运而生。动物史试图从动物的角度，分析动物如何参与并塑造人类的社会生活，帮助人类重新定义自身。动物史也关注环境和生态危机，因此可以说是环境史的延伸。此外，与传统科技史主要将动物视为人类思考和研究的客体相比，动物史特别增加了关怀动物生存状况的伦理维度，因此为传统科技史增加了人文面相。

　　近二十年来动物史研究蓬勃发展，但仍然面临很多挑战。首先，动物史作为一门史学新兴领域，在史料的选择和运用方面仍然存在很大局限，因为动物本身并无语言文字，也不能创造出图像材料。人类对动物史的认识，必须仰赖自身创造的史料，包括语言文献、视觉图像、传说和口述资料等。因而历史学者在阐述史料中呈现的所谓动物的声音和动物的能动性时要特别小心谨慎。

　　其次，目前动物史所探讨的范围，很大程度上局限于与人类关系密切的动物，特别是脊椎动物和哺乳动物。这些动物长期以来被当作人类重要的营养来源，在远古时期参与了人类历史进化，历史上也被用来制作皮毛用品，甚至成为人类精神和文化生活的一部分。人类从动物那里获得灵感，创造文学、艺术，再现动物。与人类关系密切的动物，如牛、马等，留存下来的史料较为丰富，而相当多的未驯化的野生动物，如麋鹿等，古人与其接触不多，留存下来的史料较少。甚至大熊猫这种现在大家广为熟知的动物，直到近代才引起广泛关注，古代的史料相当有限。至于一些海洋动物，如鲸鱼、鲨鱼、海星等，古人也所知甚少，因而留下来的史料不多。这些都给更为全面广阔的动物史研究带来很多困难。

　　最后，动物史主要由欧美学者倡导，目前动物史研究并没有出现国际性学会和组织，在大学和研究院也没有学系和研究所等学科建制，仅在美国纽约大学等少数学校设立了以动物研究为主修的专门学位,完备性尚待时日。

　　动物史虽然面临学科建制不成熟的挑战，不过也存在着发展机遇，出现了不少国际项目以及合作计划。动物史研究的论文也经常出现在一些期刊上，比如《社会与动物》等，这些期刊不仅仅限于动物史，大多是广义的动物研究。此外，还有不少出版社出版动物史系列丛书。中文学界也将陆续推出一系列海外动物史重要论著的中译本以及中国学者原创的学术研究作品。显然，未来动物史研究将迎来发展新机遇。

　　动物史受到去欧洲中心主义、去殖民主义的影响，出现全球史研究的趋势，比如美国历史学家特劳特曼在其著作《大象与国王：环境史》中探讨了大象在埃及、两河流域、印度、中国古代文明发展史上的政治意义，特别是王室用大象进行祭祀、狩猎和展示来构建王权的象征性意义，以及大象在南亚和东南亚历史上所发挥的军事作用，甚至也涉及了大象在近东地区和欧洲作为战争工具的流布。

　　值得注意的是，研究者近年来尤为关注亚洲的动物史。历史上，来自中亚、南亚和东南亚的各民族通过丝绸之路，将一些动物作为贡品或者贸易物品带到东亚；基于亚洲历史上各国之间的互动和交流，动物外交成为学者关注的重点。此外，欧美探险家、考古学家和收藏家在丝绸之路沿线的考古遗址和古代遗址中发现和收集了许多写本和铭文，这些丰富的文献以多种不同的语言写成，包括于阗语、中古波斯语、蒙古语、粟特语、西夏语、藏语、吐火罗语和突厥回鹘语等。对这些文献中出现的动物进行研究，将帮助我们更全面地了解亚洲的动物文化及其在塑造亚洲历史乃至更广阔的人类历史中所发挥的作用。

　　关于亚洲动物史研究，除了上述关注重点，近年来欧美学术界还出现了一些重要作品，如耶鲁大学教授米哈伊尔的奥斯曼帝国埃及动物史、荷兰阿姆斯特丹大学教授布姆加德的马来世界猛虎研究等等。在一些学术会议和工作坊，也频频出现有关亚洲动物史的议题。越来越多的研究亚洲地区的学者，无论研究文学、历史还是宗教，都开始重视动物研究，并将动物研究的新方法与文本分析的传统方法结合起来，以揭示动物在传统和近代亚洲经济以及社会文化生活中的地位、功能和角色。

　　动物史的发展与人类的现实关怀紧密结合在一起。未来的动物史研究应该继续拓展地理范围，从跨国和全球的视角，关注不同族群如何记录动物的活动及其对人类生活的影响，从广度和深度上推进动物史研究进一步发展。

　　随着科学技术的迅猛发展，从科技角度对人与动物之间的关系进行研究，近些年主要集中在人工智能和脑成像领域。美国动物行为学家斯洛波奇科夫与计算机专家合作，通过一种人与动物之间的翻译器，将动物的声音、脸部表情、肢体动作译成人类能懂的语言，实现人与动物更为密切的情感交流。而另一位美国学者伯恩斯则用脑成像技术试图理解动物的心理活动。这些科技发展，可能会重新定义人与动物之间的关系，同时也会给人类带来许多难以预料的挑战。面对这些关涉人类社会发展的前瞻性议题，动物史的研究将帮助我们更好地认识和思考人与动物的关系，保护生物多样性，为后世的永续发展提供一个健康的环境。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 14版）