上世紀(jì)二十年代，在歐洲的物理學(xué)會(huì)議上，經(jīng)常能看到兩個(gè)老頭在角落里吵架。

一個(gè)是愛(ài)因斯坦，相對(duì)論的創(chuàng)立者，那個(gè)留著一頭亂發(fā)、吐著舌頭拍照的天才。

另一個(gè)是玻爾，量子力學(xué)哥本哈根學(xué)派的掌門(mén)人，丹麥物理學(xué)界的扛把子。

這兩個(gè)人見(jiàn)面就掐架，而且一掐就是幾十年。

一

1927年，布魯塞爾索爾維會(huì)議。

全世界最聰明的腦袋都聚在這里，討論量子力學(xué)這個(gè)剛剛誕生的怪物。

愛(ài)因斯坦坐不住了。

他看著玻爾那幫人搞出來(lái)的量子力學(xué)，越看越不對(duì)勁。什么波粒二象性，什么不確定性原理，什么互補(bǔ)原理——在愛(ài)因斯坦看來(lái)，這都是在胡說(shuō)八道。

物理學(xué)怎么能建立在概率和不確定性上?

上帝不會(huì)擲骰子!

于是愛(ài)因斯坦設(shè)計(jì)了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，想要一舉擊垮玻爾的理論。

實(shí)驗(yàn)很巧妙:讓粒子先通過(guò)一個(gè)由彈簧支撐的單縫，測(cè)量它的反沖動(dòng)量，證明它是粒子;然后再通過(guò)雙縫，產(chǎn)生干涉條紋，證明它是波。

你看，我既能知道它是粒子，又能看到它是波，你玻爾的互補(bǔ)原理不就破產(chǎn)了?

玻爾聽(tīng)完，沉默了一會(huì)兒。

然后他說(shuō):你測(cè)量了動(dòng)量，就測(cè)不準(zhǔn)位置。測(cè)不準(zhǔn)位置，干涉條紋就會(huì)模糊。你什么也得不到。

愛(ài)因斯坦不服。

玻爾也不讓。

這場(chǎng)爭(zhēng)論一直持續(xù)到1955年愛(ài)因斯坦去世，都沒(méi)有結(jié)論。

二

為什么沒(méi)結(jié)論?

因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)太難做了。

愛(ài)因斯坦提出的時(shí)候，這只是一個(gè)"思想實(shí)驗(yàn)"——也就是只能在腦子里想想，根本做不出來(lái)。

要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你需要:

一個(gè)極其輕巧的單縫，輕到能感受單個(gè)粒子的反沖;

一套精密到極致的測(cè)量系統(tǒng)，能同時(shí)捕捉動(dòng)量和干涉條紋;

一個(gè)穩(wěn)定的量子環(huán)境，不能有任何干擾。

在1927年，這些條件一個(gè)都做不到。

在1955年愛(ài)因斯坦去世的時(shí)候，還是做不到。

直到2025年。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，潘建偉團(tuán)隊(duì)。

三

潘建偉這個(gè)名字，關(guān)注科技新聞的人應(yīng)該不陌生。

"墨子號(hào)"量子衛(wèi)星的首席科學(xué)家，中國(guó)量子科技的領(lǐng)軍人物，兩院院士。

這次他們干了件大事:把愛(ài)因斯坦98年前設(shè)想的實(shí)驗(yàn)，真的做出來(lái)了。

怎么做的?

他們用一個(gè)銣原子，充當(dāng)那個(gè)"單縫"。

用光鑷把這個(gè)原子牢牢抓住，冷卻到接近絕對(duì)零度，讓它安安靜靜地待在那里。

然后讓光子打在這個(gè)原子上。

光子一撞，原子就會(huì)反沖，這個(gè)反沖的動(dòng)量可以被精確測(cè)量。

同時(shí)，光子繼續(xù)前進(jìn)，通過(guò)后面的雙縫，形成干涉條紋。

關(guān)鍵來(lái)了。

通過(guò)調(diào)節(jié)光鑷的強(qiáng)度，他們可以控制原子的動(dòng)量不確定性。

動(dòng)量不確定性小，干涉條紋就清晰。

動(dòng)量不確定性大，干涉條紋就模糊。

完美符合玻爾的預(yù)測(cè)。

你想精確知道粒子的動(dòng)量?可以，但你就得犧牲位置的確定性，干涉條紋就會(huì)糊掉。

你想看清楚的干涉條紋?也可以，但你就得放棄對(duì)動(dòng)量的精確測(cè)量。

魚(yú)和熊掌，不可兼得。

這就是量子世界的鐵律。

四

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)難度有多大?

單說(shuō)一點(diǎn):他們用的那個(gè)銣原子，質(zhì)量只有1.4×10?2?千克。

相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)乒乓球的幾千億億分之一。

要讓這么輕的東西穩(wěn)定懸浮，還要精確測(cè)量它的動(dòng)量變化，還要保證光子通過(guò)時(shí)不被干擾——這在二十年前都是天方夜譚。

而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，激光的頻率漂移會(huì)導(dǎo)致原子加熱，影響測(cè)量精度。

潘建偉團(tuán)隊(duì)用實(shí)時(shí)拉曼光譜技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)原子溫度，實(shí)時(shí)校準(zhǔn)誤差。

這套組合拳打下來(lái)，才把這個(gè)實(shí)驗(yàn)做成了。

論文發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上——這是物理學(xué)界最頂級(jí)的期刊之一。

審稿人的評(píng)價(jià)是:這是對(duì)量子力學(xué)基本原理的又一次精彩驗(yàn)證。

五

愛(ài)因斯坦輸了嗎?

從結(jié)果看，是的。

玻爾是對(duì)的，量子世界就是這么詭異，這么反直覺(jué)。

但愛(ài)因斯坦輸?shù)霉鈽s。

正是因?yàn)樗馁|(zhì)疑，他的思想實(shí)驗(yàn)，才推動(dòng)了量子力學(xué)一步步走向完善。

科學(xué)就是這樣發(fā)展的。

一個(gè)天才提出理論，另一個(gè)天才拼命找漏洞，然后第三個(gè)天才用實(shí)驗(yàn)證明誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)。

這個(gè)循環(huán)永不停止。

而這次，完成這個(gè)循環(huán)的，是中國(guó)科學(xué)家。

從"墨子號(hào)"量子衛(wèi)星，到量子計(jì)算機(jī)"九章""祖沖之號(hào)"，再到這次的愛(ài)因斯坦-玻爾反沖狹縫實(shí)驗(yàn)——中國(guó)的量子科技，已經(jīng)走到了世界最前沿。

潘建偉團(tuán)隊(duì)說(shuō)，下一步他們要研究量子糾纏的直接探測(cè)，以及量子世界到經(jīng)典世界的過(guò)渡。

這些問(wèn)題如果解決了，人類(lèi)對(duì)宇宙本質(zhì)的理解，又會(huì)向前邁進(jìn)一大步。

六

最后說(shuō)一句。

1927年，愛(ài)因斯坦和玻爾在布魯塞爾爭(zhēng)論的時(shí)候，中國(guó)還在軍閥混戰(zhàn)。

那一年，中國(guó)的文盲率超過(guò)90%。

98年后，中國(guó)科學(xué)家用實(shí)驗(yàn)回答了他們的問(wèn)題。

這才是真正的大國(guó)崛起。

不是GDP數(shù)字，不是鋼鐵產(chǎn)量，而是我們能站在人類(lèi)知識(shí)的最前沿，為這個(gè)世界貢獻(xiàn)新的答案。

愛(ài)因斯坦和玻爾的爭(zhēng)論結(jié)束了。

但中國(guó)科學(xué)家的征程，才剛剛開(kāi)始。

參考

Yu-Chen Zhang et al, Tunable Einstein-Bohr Recoiling-Slit Gedankenexperiment at the Quantum Limit, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/93zb-lws3