网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

爱因斯坦真的错了!刚刚,中科大彻底终结物理学百年悬案

0
分享至

仅仅用一颗被激光“捏”住的原子,中国科学家就给这场持续了98年的物理学“诸神之战”,敲下了最终的判决之锤。

这一次,爱因斯坦输了,还必须输得心服口服。

2025年12月2日,物理学顶刊《物理评论快报》(PRL)刚刚刊登了一项足以载入史册的成果。来自中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳团队,在实验室内完美复现了爱因斯坦当年用来刁难量子力学的“终极思想实验”。

这不是一次简单的测量,这是人类第一次在原子层面,亲手触摸到了量子世界的底牌。



让我们把时钟拨回1927年。布鲁塞尔,第五届索尔维会议。

这是一张汇聚了人类最强大脑的照片:爱因斯坦、玻尔、居里夫人、普朗克……而在照片的背后,是一场关于宇宙本质的激烈争吵。

当时的爱因斯坦,对刚刚诞生的量子力学感到深深的不安。他那句名言“上帝不掷骰子”,就是对量子世界“不确定性”和“概率”的愤怒抗议。

为了证明量子力学是不完备的,爱因斯坦给量子力学的掌门人——尼尔斯·玻尔,设下了一个看似无解的局。

这就是著名的“反冲双缝实验”(Recoiling-Slit Gedankenexperiment)。

我们都知道双缝干涉:光子穿过两条缝,会在屏幕上留下波一样的干涉条纹。量子力学说,你不能同时知道光子穿过了哪条缝(粒子性)又看到干涉条纹(波动性)。这就是著名的“互补原理”——鱼和熊掌不可兼得。

但爱因斯坦狡黠地笑了:如果我让其中一条缝动起来呢?



爱因斯坦的脑洞是这样的:

如果不把狭缝固定死,而是让它悬挂起来。当光子穿过狭缝偏折时,根据动量守恒,狭缝会受到一个极其微小的反冲力。

  • 如果我们测出了这个反冲,我们就知道光子走了哪条路(抓住了粒子性);
  • 与此同时,屏幕上的干涉条纹依然存在(保留了波动性)。

如果你能做到这一点,玻尔的“互补原理”就崩塌了,量子力学的大厦将摇摇欲坠。

当时,玻尔经过一夜的苦思冥想,用海森堡的测不准原理勉强挡住了爱因斯坦的进攻。他反驳说:如果你要精确测量狭缝的反冲,狭缝本身的位置就会变得模糊,这足以抹平干涉条纹。

但在过去的98年里,这仅仅是一场停留在纸面上的“口水战”。

因为爱因斯坦的要求太苛刻了:你需要一个足够轻的狭缝,轻到单个光子撞它一下都能产生可测量的反冲;同时它还得保持极度纯净的量子状态。

用宏观的镜子或金属片?根本不可能。在光子面前,它们重得像一座山,那点反冲就像蚊子撞上了大卡车。

既然宏观物体不行,那就用原子!

中科大潘建伟团队想到了一个绝妙的主意:不就是需要一个能挡光、又足够轻的“狭缝”吗?我们用单个铷原子来充当这个狭缝。



这操作简直是“在针尖上绣花”:

  1. 光镊技术:他们用聚焦的激光束形成一个光镊,像镊子一样死死夹住一个铷原子。
  2. 绝对冷静:利用三维拉曼边带冷却技术,将这个原子冷却到了“运动基态”。此刻,原子的躁动被安抚到了极限,它的动量不确定性变得极小,小到和单个光子的动量处于同一个量级。

见证奇迹的时刻到了。

在这个精密的舞台上,原子即是“狭缝”。光子撞击原子,发生散射。

  • 如果原子被光镊抓得很紧(势阱深),它的位置很死,但动量很乱(测不准原理)。这时候,光子撞它一下,动量变化淹没在噪声里,我们不知道光子走了哪条路。
  • 结果:干涉条纹清晰可见!
  • 如果把光镊稍微放松一点(势阱浅),原子的动量变得“单纯”而精确。这时候,光子撞它一下,我们就能清晰地探测到反冲,知道了光子的路径信息。
  • 结果:干涉条纹瞬间消失!

大自然在这里没有一丝含糊。当你试图窥探粒子的路径时,波动的魔法就自动失效。

实验数据画出了一条完美的曲线,与玻尔当年的预言严丝合缝。



这项研究最震撼的地方在于,科学家们获得了一个可以连续调节的旋钮。通过调节光镊的力度,他们可以随意控制“知道多少路径信息”。

你知道得越多,干涉就越弱。

这就像是宇宙在这个微观的角落里不仅掷骰子,还严格遵守着一套“信息守恒定律”。爱因斯坦当年设想的“既要又要”——既要确定的路径,又要完美的干涉,在物理法则上被宣判了死刑。

实验还通过精密的计算,剔除了原子加热等“经典噪声”的干扰,证明了让干涉条纹消失的真凶,正是量子纠缠。光子与作为狭缝的原子纠缠在了一起,原子记录了光子的秘密,于是干涉图样就此坍缩。

这篇发表在《物理评论快报》上的论文,虽然标题充满着艰深的术语(Tunable Einstein-Bohr Recoiling-Slit Gedankenexperiment...),但它实质上是一封跨越世纪的回信。

它告诉爱因斯坦:那个困扰你半生的幽灵般的量子世界,是真的。

但爱因斯坦真的输了吗?并没有。

正是因为他极其刁钻的质疑,才逼得量子力学不断从哲学思辨走向精密实验。如今,这种能在单原子层面操控量子态的技术,正是未来量子计算和量子精密测量的基石。

爱因斯坦虽然在辩论中输了,但他逼出了人类科技树上最耀眼的一根枝丫。

致敬怀疑,致敬真理。



参考文献:

  1. Zhang, Y. C., et al. (2025). Tunable Einstein-Bohr Recoiling-Slit Gedankenexperiment at the Quantum Limit.Physical Review Letters
  2. Wheeler, J. A. & Zurek, W. H. Quantum Theory and Measurement. (Princeton University Press, 2014).
  3. Bohr, N. Discussions with Einstein on Epistemological Problems in Atomic Physics.

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
宁夏回族自治区卫生健康委员会原党组书记、主任吕金捍被提起公诉

宁夏回族自治区卫生健康委员会原党组书记、主任吕金捍被提起公诉

界面新闻
2026-01-22 16:06:16
乌克兰通过法律程序,将“俄乌战争”,命名为“乌克兰独立战争”

乌克兰通过法律程序,将“俄乌战争”,命名为“乌克兰独立战争”

我心纵横天地间
2026-01-22 18:41:25
女童玩耍摔倒致手骨折,老师将其扶到一边独自坐着再没过问,家长:延误治疗导致孩子变长短手,每晚做噩梦

女童玩耍摔倒致手骨折,老师将其扶到一边独自坐着再没过问,家长:延误治疗导致孩子变长短手,每晚做噩梦

观威海
2026-01-22 11:02:05
中印加勒万河谷肉搏战:680人,8小时混战,双方到底伤亡多少人?

中印加勒万河谷肉搏战:680人,8小时混战,双方到底伤亡多少人?

文史达观
2025-03-12 12:40:01
新巨头入场,跨境电商要变天了!

新巨头入场,跨境电商要变天了!

派代
2026-01-22 17:02:42
不可轻敌!武统台湾的难度远大于俄乌战争,毕竟我们比俄罗斯文明

不可轻敌!武统台湾的难度远大于俄乌战争,毕竟我们比俄罗斯文明

大道无形我有型
2025-09-01 15:02:03
贝克汉姆现身达沃斯,谈社交媒体与子女教育:有时候必须允许孩子犯错

贝克汉姆现身达沃斯,谈社交媒体与子女教育:有时候必须允许孩子犯错

界面新闻
2026-01-21 22:05:17
杨小红:控糖饮食“伪健康”陷阱!这5种吃法,看似养生实则升糖

杨小红:控糖饮食“伪健康”陷阱!这5种吃法,看似养生实则升糖

蜡笔小小子
2026-01-22 11:47:31
中戏两百年一遇美人曾黎,追求者站满中戏操场,50岁至今未婚

中戏两百年一遇美人曾黎,追求者站满中戏操场,50岁至今未婚

揽星河的笔记
2026-01-22 16:49:20
开房发生5次性关系,男子被勒索4万8,报警被抓才知女友只有13岁

开房发生5次性关系,男子被勒索4万8,报警被抓才知女友只有13岁

胖胖侃咖
2025-12-30 08:00:04
低空经济爆发前夜:普通人抢跑第一桶金,就靠3大行业、3大技巧

低空经济爆发前夜:普通人抢跑第一桶金,就靠3大行业、3大技巧

第一桶金学派
2026-01-22 16:13:42
20岁李嫣近况全解锁:天后基因焊牢气场,恋爱疑云把老父拉黑

20岁李嫣近况全解锁:天后基因焊牢气场,恋爱疑云把老父拉黑

动物奇奇怪怪
2026-01-22 00:23:24
“春雷”行动广西五城联动,36名犯罪嫌疑人落网

“春雷”行动广西五城联动,36名犯罪嫌疑人落网

南国今报
2026-01-22 21:31:04
狱中,赵一曼的肚子鼓了起来,一旁的敌人拍了拍赵一曼的肚子

狱中,赵一曼的肚子鼓了起来,一旁的敌人拍了拍赵一曼的肚子

叹为观止易
2026-01-22 10:30:51
国家终于出手了!不仅是李梓萌被牵连,就连全红婵张文宏也没逃过

国家终于出手了!不仅是李梓萌被牵连,就连全红婵张文宏也没逃过

巧手晓厨娘
2025-12-26 21:34:40
日本最大的误判就是没想到中国坚决不投降,裕仁坦言低估了中国

日本最大的误判就是没想到中国坚决不投降,裕仁坦言低估了中国

鹤羽说个事
2026-01-22 11:40:05
突然倒塌!东莞多车辆被砸...

突然倒塌!东莞多车辆被砸...

东莞好生活
2026-01-20 12:27:53
金色魅惑:一场自我主权的演习

金色魅惑:一场自我主权的演习

疾跑的小蜗牛
2026-01-11 23:25:21
广东男篮三外援联赛表现总结

广东男篮三外援联赛表现总结

男足的小球童
2026-01-22 19:36:18
29岁山东胖姑娘在线征婚,彩礼只要1万7,就三个要求让无数人破防

29岁山东胖姑娘在线征婚,彩礼只要1万7,就三个要求让无数人破防

单手搓核弹
2026-01-22 13:45:48
2026-01-23 04:40:49
徐德文科学频道 incentive-icons
徐德文科学频道
传播最新最前沿最有趣的科学
5610文章数 69855关注度
往期回顾 全部

科技要闻

几千亿只是开胃菜,AI基建还得再砸几万亿

头条要闻

“和平委员会”签约国家名单公布 西欧国家无一参加

头条要闻

“和平委员会”签约国家名单公布 西欧国家无一参加

体育要闻

跑个步而已,他们在燃什么?

娱乐要闻

车银优赚800亿 涉嫌逃税200亿!

财经要闻

西贝拿到“救命钱”,然后呢

汽车要闻

配备多块娱乐屏 极氪8X内饰曝光

态度原创

健康
房产
数码
时尚
教育

打工人年终总结!健康通关=赢麻了

房产要闻

开年王炸!四重政策红利加码,广州置业窗口期迈入倒计时!

数码要闻

2026款华硕a豆14 Air笔记本发布,6999元起

这些才是最日常的冬季穿搭!不露腿、不扮嫩,简约舒适又保暖

教育要闻

吴军:不太建议把孩子送到补习班里去,有条件的话可以找个一对一的家教

无障碍浏览 进入关怀版