科学新发现:即使剥离量子本质,双缝实验也仍然成立!
网友【发现了】 2025-08-02 14:36:00 分享在【时代发展的印记】版块    1    8

爱因斯坦输了?

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2025年,麻省理工的一间实验室里,科学家们架好仪器,一束激光射向阵列中的超冷原子,屏幕亮了,熟悉又诡异的干涉条纹再度显现。

但这一次,所谓“狭缝”不是一块金属板上的两道缝隙,而是一个个孤零零漂浮在真空中的原子。

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别小看这变化,它不是简单地换了个“材料”,而是在量子物理的地基上打入了一根全新的桩。这个实验的意义,远不止于“技术进步”四个字,而是对人类长达百年、自以为理解了世界的傲慢认知,来了一记漂亮的反讽。

200多年前,托马斯·杨第一次把光打向两条缝,发现光会干涉,会叠加,像水波一样在屏幕上留下明暗相间的条纹。那时候的世界还很单纯,人们惊叹:哇,光是波!但事情没那么简单。

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一个世纪后,量子力学来了,说光也是粒子。再后来,大家发现,它有时是波,有时是粒子,而且你看它,它就变样。你不看,它就活在薛定谔猫那样的“半死不活”状态里。

量子力学的这种“人来疯”行为,震碎了很多人的三观。尤其是爱因斯坦,他一生都不甘心这个新物理的“胡闹”。他不信世界是靠概率运行的,他讨厌“看了才算数”的说法。因此便有了名言:“上帝不掷骰子。”

他说得好听,其实他气不过。

1927年,爱因斯坦搞了个点子,试图扳回一局。他设想,如果光子真的像子弹一样打过狭缝,那它应该会给狭缝带来一丁点“后坐力”,就像你拿手指弹个乒乓球,球会飞出去,手也会有感觉。

那么,只要我们用超精密的装置测量这个力,不就能知道光子从哪条缝过去了吗?关键是,还能保留那个美妙的干涉图案。

这听起来很聪明,是的,太聪明了,聪明得有点天真。

因为尼尔斯·玻尔回了他一句话,大意是:“老伙计,你这不行。”玻尔不是搅局,他是来讲真话的。他指出,这不是仪器不够灵敏,也不是技术不到家,而是根本上就不行。

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你一测,就扰动系统,干涉图案就没了。量子世界不是等着你去“窥探”的,它在你测量的瞬间就变了样子。

这不是逻辑漏洞,这是它的本性。

于是,这场关于“测量能不能不影响结果”的世纪争论,就一直拖着,谁也没法真正说服谁。直到这一天,MIT团队来了,他们不仅重做了实验,还玩出了个新高度——他们把原子当“狭缝”来用。

注意,是“原子”本身,作为“缝隙”。

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听起来像黑科技,其实也真的是。团队把一堆原子冷却到接近绝对零度,排列得整整齐齐,像极了太空中冻结的军队。

在这个状态下,每个原子都成了一个量子系统,不再是球,而是概率波。你看不清它在哪儿,它“模糊”得很,这种模糊不是眼花,而是根本性的不确定。

然后他们往这个原子晶格里打入一束激光,让光子随机撞上某个原子,然后被散射出来,就像你扔个石子,砸进水里激起涟漪。

这种散射成了新的“干涉源”,但厉害的是,这次的“狭缝”会说话——原子根据自己的位置模糊程度,会多多少少“记住”光子打在自己身上的信息。

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于是,关键来了:

如果原子被束缚得很紧,位置清晰,它就像一个“健忘的门卫”,不太记得光子怎么来的,于是干涉图案能保持得很完整;

如果原子被放得很松,位置模糊,它就像一个八卦的邻居,把光子的一举一动都记下来了,于是干涉图案就消失了。

这是科学史上最冷静的一记耳光。

它告诉我们,不管你用不用什么弹簧、杠杆、纳米测距仪,只要你获取了路径信息,哪怕只是概率上的一点点暗示,干涉条纹就会减弱。量子世界不容窥探,你想知道太多,它就不跟你玩了。

MIT这次实验甚至连“弹簧”都懒得装。他们干脆让原子在真空里漂着,不受任何机械束缚。

结果如何?一样,路径信息多了,干涉条纹少了。这就像你不碰水面,只在水边放个摄像头,波纹也会乱。

为什么?不是因为“你动它了”,而是因为量子纠缠已经发生了

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光子一打中原子,它们之间就建立了联系,这种“你中有我、我中有你”的关系,就是量子力学最诡异、最核心的东西。不是你动它的问题,是你看它,它就不一样了。

MIT实验负责人沃尔夫冈·凯特勒说得特别实在:“爱因斯坦和玻尔当年想都想不到,我们有一天能用一个原子去当狭缝,跟一个光子搞干涉。”这不再是思想实验,是实打实地用科学把哲学问题端上桌。

而最有力的结论,来自第一作者维塔利·费多谢耶夫。他干脆地说:“以前大家以为需要用弹簧装置来实现精密测量,我们的实验表明,弹簧一点都不重要,真正关键的是原子的‘模糊度’。”

讲人话就是:不是你用什么工具的问题,是量子世界根本不吃你这套。你只要动了获取信息的心思,干涉就走人。爱因斯坦想精明地“薅羊毛”,但量子世界不给他这个机会。

你越想知道“它从哪来”,它就越不告诉你。

最终,这项研究发表在《物理评论快报》上,为这场跨越近百年的争论画下句点。玻尔赢了,但赢得不靠嘴,而靠一个个被激光唤醒的原子说话。

当然,科学从来不是比谁赢。真正的胜利,不是玻尔打败了爱因斯坦,而是他们的争论推动了量子物理的发展,是MIT今天能做的实验站在他们昨天的思想上。

联合国把2025年定为“国际量子科学技术年”,就是为了纪念这种不怕争论、敢于探索的科学精神。玻尔和爱因斯坦在1927年打嘴仗,我们2025年用原子和光子接着辩,这才是科学最迷人之处。

当原子变成狭缝,当人类用光子作笔在现实的幕布上书写干涉图案时,我们终于懂了:在量子世界里,没有“事实”,只有“回答”。而你问的问题,决定了这个世界给你的答案。

(参考: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. On arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2410.19671)

出处:见配图右下角

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