新实验终结百年前争论：爱因斯坦错了，光的“波粒二象性”无法被同时观测到

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IT之家 7 月 31 日消息，美国麻省理工学院（MIT）的物理学家近期进行的一项量子力学实验，解决了长达近一个世纪的物理学界争论，证实了爱因斯坦的观点是错误的。该团队进行了一项理想化的著名双缝实验，确认了光子同时具有粒子性和波动性双重特性，但这两种特性永远无法同时被观测到。
爱因斯坦在 1927 年提出了一个思想实验，他认为光子仅通过双缝中的一个，并会对该缝产生微小作用力（类似鸟飞过拂动树叶），提出可同时探测这种力与干涉图案，从而同时捕捉光的波粒二象性。然而，尼尔斯・玻尔（Niels Bohr）当时利用量子不确定性原理反驳了这一观点，认为探测光子路径会消除干涉图案，这是不可能实现的。此后多项双缝实验版本在不同程度上证实了玻尔的量子理论。
为了将这场历史性的争论搬进实验室，由沃尔夫冈・克特勒（Wolfgang Ketterle）教授带领的 MIT 团队并未采用传统的带物理狭缝的屏幕，而是利用激光束将一万多个超冷原子排列成一个完晶格，每个原子充当一个单独的、孤立的狭缝。通过让微弱的光束穿过这些原子，他们能够精确测量光的粒子特性与波动特性之间的相互作用。
他们的研究结果已发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，明确证实了玻尔的观点是正确的。研究人员发现，他们收集到的关于光子路径的信息（粒子性）越多，其波的干涉图样就越不明显。
克特勒教授表示：“爱因斯坦和玻尔可能从未想过，用单个原子和单个光子进行这样的实验是可能的。我们所做的，就是将一个理想化的思想实验付诸实践。”
IT之家注意到，这一发现正值一个特别的时刻，联合国已宣布 2025 年为国际量子科学与技术年（IYQ），以纪念量子理论诞生 100 周年。