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(潘建偉團(tuán)隊(duì)的論文;來源:Physical Review Letters)
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)、陳明城教授等組成的研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)量子研究重要實(shí)驗(yàn)成果,2025 年 12 月 2 日被推薦發(fā)布于國(guó)際期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)。
審稿人稱,此項(xiàng)成果是“對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)的重大貢獻(xiàn)”、“一個(gè)漂亮的實(shí)驗(yàn)”、“一個(gè)百年思想實(shí)驗(yàn)的教科書式實(shí)現(xiàn)”。
所謂“百年思想實(shí)驗(yàn)”, 是指1927年的第五屆索爾維會(huì)議上,愛因斯坦挑戰(zhàn)玻爾的互補(bǔ)性原理,提出的一個(gè)科學(xué)假設(shè)——在“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”中,設(shè)計(jì)讓單光子通過一個(gè)可移動(dòng)的狹縫。
愛因斯坦認(rèn)為,單光子會(huì)給狹縫一個(gè)極微弱的反沖動(dòng)量,若能測(cè)出這一反沖即可知道光子的路徑(粒子性),而只要狹縫位置足夠精確,干涉條紋(波動(dòng)性)仍可保留——此一“思想實(shí)驗(yàn)”的直接指向,就是“能否同時(shí)獲得波與粒子的完整信息”,這也被認(rèn)為是量子力學(xué)最深刻的悖論之一。
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(1927年索爾維會(huì)議合影及愛因斯坦—玻爾思想實(shí)驗(yàn)的概念)
1905年,愛因斯坦在《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》論文中,提出“光量子假說”,透徹解釋了光電效應(yīng),并揭示了光的波粒二象性。1927年,他又提出了上述關(guān)于“光量子”的“思想實(shí)驗(yàn)”。
百余年來,諸多科學(xué)家對(duì)此孜孜以求,至中國(guó)科學(xué)家的這次實(shí)驗(yàn)突破,終于達(dá)成“一個(gè)百年思想實(shí)驗(yàn)的教科書式實(shí)現(xiàn)”。
這般前沿的尖端科學(xué),對(duì)普羅大眾來說,不免過于深?yuàn)W(對(duì)咱,也屬于丈二和尚……)。
即便如此,倒仍適合用來對(duì)網(wǎng)絡(luò)“熱點(diǎn)”答疑釋惑。
比如,不少人狂吹形式邏輯貶低辯證法,似乎只要學(xué)了形式邏輯,便可明辨是非、直達(dá)真理。
殊不知,形式邏輯只是最一般思維和表達(dá)的規(guī)律,不是包羅萬象、一通百通的神器。
形式邏輯有三大規(guī)律,概括來說——A,就是A;不能既是A,又是B;也不能既是A,又是非A。
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(潘建偉團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖;來源:Physical Review Letters)
愛因斯坦的“光量子假說”,則認(rèn)為“光”既是“波”,又是“粒子”。
“波”之特性,為連續(xù)性,古人所謂“抽刀斷水水更流”。“光波”的連續(xù)性,表現(xiàn)為“干涉”“衍射”等連續(xù)的能量傳播。
“粒”之特點(diǎn),則在于分離性,所謂“誰知盤中餐,粒粒皆辛苦”。“光子”的分離性,體現(xiàn)在其能量量子化和空間的分離性上。
這不很矛盾么?
這不很不符合形式邏輯規(guī)律么?
然而,2015年瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院通過雙縫實(shí)驗(yàn)拍到的照片,直接展示了光的波粒二象性。
這次中國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn),又從量子力學(xué)的層面,再次證實(shí)了光量子的波粒二象性。
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(潘建偉團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)核心結(jié)果;來源:Physical Review Letters)
毋庸置疑,形式邏輯作為一般性的思維和表達(dá)規(guī)律,具有其適用場(chǎng)景及合理性,然而卻不是放之四海而皆準(zhǔn)的“真理”,其是有其局限性的。
解釋光的波粒二象性的最好理論,就是客觀實(shí)在的自然辯證法。
前面說到,愛因斯坦1905年提出了“光量子假說”。其有兩個(gè)描述粒子的著名公式——“能量公式”和“動(dòng)量公式”。
在此基礎(chǔ)上,愛因斯坦進(jìn)一步推演出了“光電效應(yīng)方程”。
不過,此時(shí),愛氏的理論也只是“假說”——即,有待驗(yàn)證。
1909年,物理學(xué)家密立根與其學(xué)生做了后被命名為“密立根實(shí)驗(yàn)”的實(shí)測(cè),首次測(cè)量出了單一電子的電荷,證實(shí)了“光電效應(yīng)方程”的正確性。
1923年,另一位物理學(xué)家康普頓在研究X射線散射時(shí),發(fā)現(xiàn)了“康普頓效應(yīng)”,驗(yàn)證了“光量子動(dòng)量公式”,證明光量子在與電子碰撞時(shí)遵循能量-動(dòng)量守恒。
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至此,愛因斯坦的“光量子假說”,才被科學(xué)界認(rèn)定為是具有科學(xué)革命巨大價(jià)值的科學(xué)真理。
對(duì)于前述愛因斯坦1927年提出的“思想實(shí)驗(yàn)”,在未經(jīng)驗(yàn)證階段,也僅僅是一個(gè)假說。這次中國(guó)科學(xué)家的重大實(shí)驗(yàn)成果,才使其真正上升到真理層面。
可知,任何“假說”或“思想實(shí)驗(yàn)”,即使再“石破天驚”,在未經(jīng)實(shí)踐的檢驗(yàn)之前,仍然屬于“假說”或“思想實(shí)驗(yàn)”,而不能稱之為真理——時(shí)間是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
再者,只有通過實(shí)踐,人類才能將對(duì)真理的認(rèn)知一步步推向更廣、更深,逐漸接近客觀事物的本質(zhì)。
所以,任何真理都是相對(duì)真理,使人類認(rèn)識(shí)客觀世界的階梯和“漸近線”——無窮無盡的相對(duì)真理,都是沙粒,聚沙成塔,逐漸接近對(duì)客觀實(shí)在本身具有的終極之“絕對(duì)真理”的認(rèn)知。
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