|
愛因斯坦輸了。 2025年，麻省理工的一間實(shí)驗(yàn)室里，科學(xué)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(xiàn)。 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(gè)個(gè)孤零零漂浮在真空中的原子。  別小看這變化，它不是簡(jiǎn)單地?fù)Q了個(gè)“材料”，而是在量子物理的地基上打入了一根全新的樁。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的意義，遠(yuǎn)不止于“技術(shù)進(jìn)步”四個(gè)字，而是對(duì)人類長(zhǎng)達(dá)百年、自以為理解了世界的傲慢認(rèn)知，來(lái)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(xiàn)光會(huì)干涉，會(huì)疊加，像水波一樣在屏幕上留下明暗相間的條紋。那時(shí)候的世界還很單純，人們驚嘆：哇，光是波！但事情沒那么簡(jiǎn)單。  一個(gè)世紀(jì)后，量子力學(xué)來(lái)了，說(shuō)光也是粒子。再后來(lái)，大家發(fā)現(xiàn)，它有時(shí)是波，有時(shí)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(xué)的這種“人來(lái)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(gè)新物理的“胡鬧”。他不信世界是靠概率運(yùn)行的，他討厭“看了才算數(shù)”的說(shuō)法。因此便有了名言：“上帝不擲骰子。” 他說(shuō)得好聽，其實(shí)他氣不過(guò)。 1927年，愛因斯坦搞了個(gè)點(diǎn)子，試圖扳回一局。他設(shè)想，如果光子真的像子彈一樣打過(guò)狹縫，那它應(yīng)該會(huì)給狹縫帶來(lái)一丁點(diǎn)“后坐力”，就像你拿手指彈個(gè)乒乓球，球會(huì)飛出去，手也會(huì)有感覺。 那么，只要我們用超精密的裝置測(cè)量這個(gè)力，不就能知道光子從哪條縫過(guò)去了嗎？關(guān)鍵是，還能保留那個(gè)美妙的干涉圖案。 這聽起來(lái)很聰明，是的，太聰明了，聰明得有點(diǎn)天真。 因?yàn)槟釥査埂げ柣亓怂痪湓挘笠馐牵骸袄匣镉?jì)，你這不行。”  你一測(cè)，就擾動(dòng)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(cè)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(chǎng)關(guān)于“測(cè)量能不能不影響結(jié)果”的世紀(jì)爭(zhēng)論，就一直拖著，誰(shuí)也沒法真正說(shuō)服誰(shuí)。直到這一天，MIT團(tuán)隊(duì)來(lái)了，他們不僅重做了實(shí)驗(yàn)，還玩出了個(gè)新高度——他們把原子當(dāng)“狹縫”來(lái)用。 注意，是“原子”本身，作為“縫隙”。  聽起來(lái)像黑科技，其實(shí)也真的是。團(tuán)隊(duì)把一堆原子冷卻到接近絕對(duì)零度，排列得整整齊齊，像極了太空中凍結(jié)的軍隊(duì)。 在這個(gè)狀態(tài)下，每個(gè)原子都成了一個(gè)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(gè)原子晶格里打入一束激光，讓光子隨機(jī)撞上某個(gè)原子，然后被散射出來(lái)，就像你扔個(gè)石子，砸進(jìn)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(huì)說(shuō)話——原子根據(jù)自己的位置模糊程度，會(huì)多多少少“記住”光子打在自己身上的信息。  于是，關(guān)鍵來(lái)了：
這是科學(xué)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(cè)距儀，只要你獲取了路徑信息，哪怕只是概率上的一點(diǎn)點(diǎn)暗示，干涉條紋就會(huì)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(shí)驗(yàn)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(jī)械束縛。 結(jié)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(gè)攝像頭，波紋也會(huì)亂。 為什么？不是因?yàn)椤澳銊?dòng)它了”，而是因?yàn)?/span>量子糾纏已經(jīng)發(fā)生了。  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(guān)系，就是量子力學(xué)最詭異、最核心的東西。不是你動(dòng)它的問(wèn)題，是你看它，它就不一樣了。 MIT實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人沃爾夫?qū)P特勒說(shuō)得特別實(shí)在：“愛因斯坦和玻爾當(dāng)年想都想不到，我們有一天能用一個(gè)原子去當(dāng)狹縫，跟一個(gè)光子搞干涉。”這不再是思想實(shí)驗(yàn)，是實(shí)打?qū)嵉赜每茖W(xué)把哲學(xué)問(wèn)題端上桌。 而最有力的結(jié)論，來(lái)自第一作者維塔利·費(fèi)多謝耶夫。他干脆地說(shuō)：“以前大家以為需要用彈簧裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量，我們的實(shí)驗(yàn)表明，彈簧一點(diǎn)都不重要，真正關(guān)鍵的是原子的'模糊度’。” 講人話就是：不是你用什么工具的問(wèn)題，是量子世界根本不吃你這套。你只要?jiǎng)恿双@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(gè)機(jī)會(huì)。 你越想知道“它從哪來(lái)”，它就越不告訴你。 最終，這項(xiàng)研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上，為這場(chǎng)跨越近百年的爭(zhēng)論畫下句點(diǎn)。玻爾贏了，但贏得不靠嘴，而靠一個(gè)個(gè)被激光喚醒的原子說(shuō)話。 當(dāng)然，科學(xué)從來(lái)不是比誰(shuí)贏。真正的勝利，不是玻爾打敗了愛因斯坦，而是他們的爭(zhēng)論推動(dòng)了量子物理的發(fā)展，是MIT今天能做的實(shí)驗(yàn)站在他們昨天的思想上。 聯(lián)合國(guó)把2025年定為“國(guó)際量子科學(xué)技術(shù)年”，就是為了紀(jì)念這種不怕爭(zhēng)論、敢于探索的科學(xué)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(xué)最迷人之處。 當(dāng)原子變成狹縫，當(dāng)人類用光子作筆在現(xiàn)實(shí)的幕布上書寫干涉圖案時(shí)，我們終于懂了： （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. On arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2410.19671） |
|
|
