愛因斯坦輸了。
2025年,麻省理工的一間實驗室里,科學家們架好儀器,一束激光射向陣列中的超冷原子,屏幕亮了,熟悉又詭異的干涉條紋再度顯現。
但這一次,所謂“狹縫”不是一塊金屬板上的兩道縫隙,而是一個個孤零零漂浮在真空中的原子。
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別小看這變化,它不是簡單地換了個“材料”,而是在量子物理的地基上打入了一根全新的樁。這個實驗的意義,遠不止于“技術進步”四個字,而是對人類長達百年、自以為理解了世界的傲慢認知,來了一記漂亮的反諷。
200多年前,托馬斯·楊第一次把光打向兩條縫,發(fā)現光會干涉,會疊加,像水波一樣在屏幕上留下明暗相間的條紋。那時候的世界還很單純,人們驚嘆:哇,光是波!但事情沒那么簡單。
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一個世紀后,量子力學來了,說光也是粒子。再后來,大家發(fā)現,它有時是波,有時是粒子,而且你看它,它就變樣。你不看,它就活在薛定諤貓那樣的“半死不活”狀態(tài)里。
量子力學的這種“人來瘋”行為,震碎了很多人的三觀。尤其是愛因斯坦,他一生都不甘心這個新物理的“胡鬧”。他不信世界是靠概率運行的,他討厭“看了才算數”的說法。因此便有了名言:“上帝不擲骰子。”
他說得好聽,其實他氣不過。
1927年,愛因斯坦搞了個點子,試圖扳回一局。他設想,如果光子真的像子彈一樣打過狹縫,那它應該會給狹縫帶來一丁點“后坐力”,就像你拿手指彈個乒乓球,球會飛出去,手也會有感覺。
那么,只要我們用超精密的裝置測量這個力,不就能知道光子從哪條縫過去了嗎?關鍵是,還能保留那個美妙的干涉圖案。
這聽起來很聰明,是的,太聰明了,聰明得有點天真。
因為尼爾斯·玻爾回了他一句話,大意是:“老伙計,你這不行。”
玻爾不是攪局,他是來講真話的。他指出,這不是儀器不夠靈敏,也不是技術不到家,而是根本上就不行。
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你一測,就擾動系統(tǒng),干涉圖案就沒了。量子世界不是等著你去“窺探”的,它在你測量的瞬間就變了樣子。
這不是邏輯漏洞,這是它的本性。
于是,這場關于“測量能不能不影響結果”的世紀爭論,就一直拖著,誰也沒法真正說服誰。直到這一天,MIT團隊來了,他們不僅重做了實驗,還玩出了個新高度——他們把原子當“狹縫”來用。
注意,是“原子”本身,作為“縫隙”。
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聽起來像黑科技,其實也真的是。團隊把一堆原子冷卻到接近絕對零度,排列得整整齊齊,像極了太空中凍結的軍隊。
在這個狀態(tài)下,每個原子都成了一個量子系統(tǒng),不再是球,而是概率波。你看不清它在哪兒,它“模糊”得很,這種模糊不是眼花,而是根本性的不確定。
然后他們往這個原子晶格里打入一束激光,讓光子隨機撞上某個原子,然后被散射出來,就像你扔個石子,砸進水里激起漣漪。
這種散射成了新的“干涉源”,但厲害的是,這次的“狹縫”會說話——原子根據自己的位置模糊程度,會多多少少“記住”光子打在自己身上的信息。
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于是,關鍵來了:
- 如果原子被束縛得很緊,位置清晰,它就像一個“健忘的門衛(wèi)”,不太記得光子怎么來的,于是干涉圖案能保持得很完整;
- 如果原子被放得很松,位置模糊,它就像一個八卦的鄰居,把光子的一舉一動都記下來了,于是干涉圖案就消失了。
這是科學史上最冷靜的一記耳光。
它告訴我們,不管你用不用什么彈簧、杠桿、納米測距儀,只要你獲取了路徑信息,哪怕只是概率上的一點點暗示,干涉條紋就會減弱。量子世界不容窺探,你想知道太多,它就不跟你玩了。
MIT這次實驗甚至連“彈簧”都懶得裝。他們干脆讓原子在真空里漂著,不受任何機械束縛。
結果如何?一樣,路徑信息多了,干涉條紋少了。這就像你不碰水面,只在水邊放個攝像頭,波紋也會亂。
為什么?不是因為“你動它了”,而是因為量子糾纏已經發(fā)生了
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光子一打中原子,它們之間就建立了聯(lián)系,這種“你中有我、我中有你”的關系,就是量子力學最詭異、最核心的東西。不是你動它的問題,是你看它,它就不一樣了。
MIT實驗負責人沃爾夫岡·凱特勒說得特別實在:“愛因斯坦和玻爾當年想都想不到,我們有一天能用一個原子去當狹縫,跟一個光子搞干涉。”這不再是思想實驗,是實打實地用科學把哲學問題端上桌。
而最有力的結論,來自第一作者維塔利·費多謝耶夫。他干脆地說:“以前大家以為需要用彈簧裝置來實現精密測量,我們的實驗表明,彈簧一點都不重要,真正關鍵的是原子的‘模糊度’。”
講人話就是:不是你用什么工具的問題,是量子世界根本不吃你這套。你只要動了獲取信息的心思,干涉就走人。愛因斯坦想精明地“薅羊毛”,但量子世界不給他這個機會。
你越想知道“它從哪來”,它就越不告訴你。
最終,這項研究發(fā)表在《物理評論快報》上,為這場跨越近百年的爭論畫下句點。玻爾贏了,但贏得不靠嘴,而靠一個個被激光喚醒的原子說話。
當然,科學從來不是比誰贏。真正的勝利,不是玻爾打敗了愛因斯坦,而是他們的爭論推動了量子物理的發(fā)展,是MIT今天能做的實驗站在他們昨天的思想上。
聯(lián)合國把2025年定為“國際量子科學技術年”,就是為了紀念這種不怕爭論、敢于探索的科學精神。玻爾和愛因斯坦在1927年打嘴仗,我們2025年用原子和光子接著辯,這才是科學最迷人之處。
當原子變成狹縫,當人類用光子作筆在現實的幕布上書寫干涉圖案時,我們終于懂了:
在量子世界里,沒有“事實”,只有“回答”。
而你問的問題,決定了這個世界給你的答案。
(參考:More information:Vitaly Fedoseev et al, Coherent and Incoherent Light Scattering by Single-Atom Wave Packets,Physical Review Letters(2025).DOI: 10.1103/zwhd-1k2t. OnarXiv:DOI: 10.48550/arxiv.2410.19671)
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