中科大终结世纪之争！首次实验验证1927年爱因斯坦-玻尔思想实验

1927年，爱因斯坦和玻尔针对“反冲狭缝”展开争论，此争论构成一个困扰物理学界近百年的思想实验难题，2025年12月3日，这个停留在纸面上的悖论由中国科学技术大学团队在实验室变为现实，其结果发表于《物理评论快报》上 。

思想实验的世纪之争

在1927年举行的索尔维会议当中哟，爱因斯坦竟然针对玻尔所提出的互补性原理发起了挑战呢。他觉得呀，当一个光子穿过一个得以自由移动的狭缝之际呀，会给予这个狭缝一个极其微小的反冲哟。要是能够同时测量获取到这个反冲呀（以此来证明其具备粒子性），并且还能看到光子所形成的干涉条纹呢（借此证明其拥有波动性），那么就能够将波粒二象性无法同时进行观测的论断给推翻掉啦。

玻尔却进行反驳声称，任何针对测量狭缝反冲动量的操作行为，都必然会对系统造成不可避免的干扰，进而致使干涉条纹被抹掉，波动性以及粒子性信息不能够被同时获取到。这场争论所具有的核心要点，直接指向量子力学所描述的边界范畴，也就是我们到底能够在何种程度上同时去认识一个量子物体的整个面貌情况。

技术瓶颈与时代局限

为什么这场争论持续了将近百年呢？究其根本原因是技术方面存在不可能的情况。在爱因斯坦的设想里，那个能够移动的狭缝必定得是宏观物体，就像一片金属薄片那样。然而，任何宏观物体自身都有着巨大的动量不确定性，其数值远远超过单个光子所带来的那微小的一点点反冲。

这仿佛是要借一台体重秤，去测度一根羽毛飘落致使的重量改变，秤本身的误差早就将所有信号遮掩住了，所以，这个精妙的思想实验长久以来都被视作一个纯粹的理论设想，欠缺在现实里检验的办法。

光镊与冷原子的突破

中国科大的研究团队寻得了一条全新的技术路径，他们未采用宏观狭缝，而是运用“光镊”技术捕获了且将其本身当作那个“可移动的狭缝”的一个单独的铷原子，这一转变是关键性的，因为单个原子质量极小，其行为完全受量子力学支配 。

这个团队又一次借助拉曼边带冷却技术，把铷原子的三维挪动冷却到接近绝对零度的基态，大幅度削减了它自己的动量不确定性 ，最终这个原子“挟缝”的动量不确定程度被降低到和单个光子的动量相匹配的水准，给探测那微弱的反冲造就了可行性 。

从量子到经典的连续观测

进行该项实验时，核心发现是，观测到了干涉条纹对比度，随实验条件变化的连续过程。当光镊针对于原子表现出较弱囚禁作用之时，则原子展现出相当程度的自由，光子与原子之间产生了较为明显较为强烈的纠缠态。将有关测量光子路径的相关信息（即粒子性相关信息）予以测量，会对相应的如此这般纠缠态产生破坏作用，进而致使干涉条纹（波动性相关体现）对比度出现下降情况。

当对光镊的囚禁强度予以增强时，原子在所限定的空间一点即被更为稳固地加以限制。按照海森堡不确定性原理，在这种情况下其动量不确定性反倒增大了。这致使光子反冲之后，原子动量波函数重叠有所增加，光子与原子之间纠缠程度减弱，所以干涉条纹的对比度便得以提高。这清晰地展现出了一个从强量子关联朝着弱关联迈进的连续过渡。

对互补性原理的实证支持

从实验结果来看，当人们力图借助测量原子反冲去得到光子的“粒子性” 方面的信息时，的确是以干涉条纹对比度的下降作为代价的，也就是会失去其 “波动性” 信息。这运用精确的定量形式，为玻尔互补性原理的核心论断提供了支持：对于一类信息进行获取，会对另一类互补信息的获取产生排斥 。

这个实验可不是简简单单就宣告爱因斯坦“错了”啊。要扭转过来地讲，它凭借现代量子操控技术，头一回在严格受到控制得住的状况下达成了爱因斯坦的初始构想，并且给出了清晰明确的测量结果。它依靠实证数据给这场延续了百年的理论方面的争论画上了终止的符号。

新工具开启的量子探索

这项工作有着远超验证一个历史悬案意义的存在意义，它所发展出的新技术，是关于超高精度操控单原子并探测单原子与单光子相互作用的技术，该技术本身就是一个强大的新工具，这一工具为未来开展一系列研究开辟了新的实验方向，这些研究包括在更复杂的量子系统中研究测量问题、退相干过程以及量子到经典的转变机理。

它证实了，伴随技术的进展，诸多曾被视作“思想实验”的物理学最终问题，正逐个步入现实实验室，接受精准测量的 scrutiny。这意味着量子物理的实验探究进入了一个能够主动进行设计并检验基本原理的全新阶段。

这项实验于最终层面上，究竟是证实了爱因斯坦的智慧呢，还是捍卫住了玻尔的原理呀？对你来讲，这个结果有没有改变你对于量子世界“诡异”特性的理解呢？欢迎在评论区里头分享你的看法哟。