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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

孕育中国美的课堂******

　　外形仿如巨龙的国家雪车雪橇中心“雪游龙” 资料图片

　　中国哲学文化海报系列之天地人和 胡书灵/资料图片

　　天津独乐寺观音阁手作构造 施晴/资料图片

　　止水 高与浓/资料图片

　　高架桥下模块化立体停车场设计 杜鹤蒞/资料图片

　　2016年G20杭州峰会会标设计 资料图片

　　【学人谈】

　　美术教育以美学知识和技能的培养为基础，其主要目的是延续和发展美术知识与技巧，满足公众精神和文化的需要。艺术设计是兼顾了美术和设计的实用艺术，在设计学中，艺术设计教育是融审美趣味、功能原理、科学技术以及创新能力培养于一身的知识体系。艺术设计教育培养的是各行各业服务于国家战略、经济发展、百姓生活的实用型设计人才，作为美育的延展，它的成果不仅反映了教育的质量，也能够反映出社会经济、人民生活和科技文化的发展水平。因此，高校对于艺术设计人才的培养不容忽视。

　　在高校艺术设计课堂上，优秀艺术设计人才培养应扎根于以文化创造美，以道德培育美，以社会创新推动美，让艺术设计的高等教育助力推动中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变。

　　以文为美，厚植文化教育

　　选择艺术设计专业的高考生源一般都具有较扎实的美术基础，艺术设计类高校也会更加注重美术技能的训练和设计能力的培养。但技术终究只是表达美的手段，文化才是创造美的核心。高校的艺术设计教育要引导学生领悟中华文化内涵，把握时代特征，学会将民族文化与民族精神进行视觉化、形象化呈现。

　　鲁迅美术学院教师在一年级的“设计创意思维”课堂上对于中国历史和中国哲学进行重点讲授，以丰富的设计案例引导学生了解如何用设计语言讲好中国故事，展现中国形象。如2008年北京奥运会视觉形象设计、2010年上海世博会中国国家馆设计、2016年G20杭州峰会会标设计、2022年北京冬奥会形象及景观设计等，这些案例运用“中国印”“斗冠”“中国桥”“大熊猫”“中国龙”等符号或元素，为我们在课堂上启发学生领悟中国设计的文化内涵提供了示范。

　　在教学和创作中，教师的作品也可以为学生提供启发。如笔者的设计作品《中国哲学文化海报系列之天地人和》，体现了一种运用抽象语言表达中国传统哲学观念的方式：“天地人和”即天时、地利、人和，圆形代表“天圆”，多组方型线框代表“地域之方”，三角图形则象征向内聚合的人气，对称构图和沉稳的红色均传递出中华传统美学的深厚底蕴。

　　以德育美，培养责任担当

　　青年学子要涵养正气之德，要想国家之所想、急国家之所急、应国家之所需。当下，各行各业不仅要延续“中国制造”优势，还要奋力向中国创造、中国质量、中国品牌转变。在艺术设计课堂上，我们通过“品牌设计”的教学实践，带领学生参与民族品牌的设计合作。例如在“海娃渔获”餐饮企业VI设计中，方案采用正负形的形式，标识形象如“龙行踏绛气”，既表现了产业属性，也寓意了品牌的地位；包装设计采用黑金配色，体现出系列产品的高雅格调。通过这类实践活动，学生们真正懂得了如何将中国传统文化与现代国际化视觉语言相结合，并且在设计实践中体会到与民族品牌共同成长的获得感与成就感。

　　作为未来的设计师，艺术设计专业的学生是美育的受益者，也是美育的传播者。优秀的艺术设计人才要以美启智，以德育美，要有扎实钻研和精益求精的精神，不能一味地彰显个性而哗众取宠。对于艺术设计教育而言，传承工匠精神是重要的德育途径，为此我们在课堂上引入“中国大师”系列故事，用先贤的思想和品格启发学生。如在“建筑构造”课程中，向学生们讲述建筑大家梁思成的学术思想和人生追求，引导学生在作品中深入挖掘中华民族精神和地域特色。在课后作业《天津独乐寺观音阁手作构造》中，学生完成了对优秀中国古典建筑的深入分析和再造，通过学习、理解和搭建，深刻领悟中国古典建筑所蕴含的工匠精神，用自己的双手再现中国建筑之美。

　　以创新推动美，助力社会发展

　　创新思维是艺术设计的源头活水。在艺术设计领域内实现传统文化的创造性转化、创新性发展，是在具备扎实的文化和技术基础上，通过与人与社会的衔接而得以真正实现的。在指导毕业设计的课堂上，我们鼓励学生关注社会热点、思考社会现象，为解决社会发展问题提供助力，强调设计选题体现社会价值，积极践行创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。建筑设计作品《止水》，便是基于对隐匿性抑郁症患者康复空间的关注，提出城市康健中心的创新设计。水天之间，建筑与自然环境融合共生，营造出一方令人内心宁静的休憩场所。又如设计作品《高架桥下模块化立体停车场设计》，在对城市道路空间的再利用进行深入思考后，设计者提出对高架桥下的闲置空间加以改造，这一设计可以充分提升城市道路空间的利用率，为城市的发展规划提供了有益的思路。

　　以设计解决问题、以设计助推发展，我们在课堂上引导学生持续关注艺术设计与人、与社会、与环境之间的关系，以文化创造美，以道德培育美，以社会创新推动美——只有这样，才能真正做到与时俱进，做出百姓喜闻乐见的产品和设计。而这，也是激发艺术设计人才前瞻力、创造力的根本。

　　（作者：胡书灵，系鲁迅美术学院副教授；杜鹤蒞，系鲁迅美术学院讲师）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）