在量子力学的世界里，光究竟是波还是粒子？这是一个长期以来备受争议的问题。最近，麻省理工学院（MIT）的科学家们进行了一项开创性的实验，再次证明了光同时具有波和粒子的性质，但我们无法同时观察到这两种性质。

这项研究重现了一个关键的量子实验，并在原子层面上实现了前所未有的精确度。研究结果为理解量子力学，特别是光波粒二象性提供了新的视角。新媒网跨境了解到，这项实验对爱因斯坦提出的量子力学疑问，提出了有力的挑战。

众所周知，阿尔伯特·爱因斯坦对量子理论中关于物理对象（包括光）既是粒子又是波，且这两种性质无法同时观察到的观点，持有不同意见。然而，这项新的实验为推翻爱因斯坦的这一观点提供了迄今为止最直接、最有力的证据。

在《物理评论快报》上发表的一篇论文中，麻省理工学院的科学家们成功地在原子尺度上复制了双缝干涉实验，从而实现了前所未有的实验精度。通过使用超冷原子作为光通过的“狭缝”，该团队证实了光的波粒二象性及其所有自相矛盾的性质，即使在最基本的量子尺度上也成立。

双缝干涉实验最早由英国物理学家托马斯·杨于1801年进行，它展示了光在量子世界中的双重性质。当你将一束光（光子“粒子”沿着直线路径）穿过屏幕上的两个平行狭缝时，另一侧出现的不是两个简单的光点，而是类似于池塘中两个涟漪叠加的干涉图案，就像“波”一样。但如果你试图通过观察狭缝来捕捉这种神秘的转变过程，干涉图案就会消失。

尼尔斯·玻尔是爱因斯坦在这场争论中的主要对手，他将这一结果称为“互补性”，即不可能同时测量量子系统的互补性质。但爱因斯坦推测，如果用一束光照射一个由弹簧固定的极薄狭缝，单个光子会像粒子一样晃动弹簧。这样，我们就可以捕捉到光的双重性。

为了验证这一假设，麻省理工学院的研究团队将实验装置简化到单个原子的尺度，并将原子冷却到微开尔文温度（作为参考，1开尔文相当于-460华氏度或-272摄氏度）。他们使用激光将10,000多个原子排列成整齐的晶体状结构。这种高度可控的环境使研究人员能够调整每个原子的“模糊度”，或者说其位置的确定性。简单地说，一个更模糊的原子会增加光子通过时表现出粒子行为的可能性。

该研究的资深作者沃尔夫冈·凯特勒向麻省理工学院新闻解释说：“这些单个原子就像你可以建造的最小的狭缝。”凯特勒是2001年诺贝尔奖获得者。通过反复用光子轰击原子“狭缝”，他和他的团队能够记录下光子从原子狭缝散射出来的衍射图案。

不出所料，他们发现玻尔是正确的。他们越是放大观察单个光子的路径，衍射图案就越弱，这证实了我们不能同时观察到光既是波又是粒子。他们还尝试关闭将原子固定在原位的激光，也就是他们装置中的“弹簧”。即便如此，也不可能在不破坏波状干涉图案的情况下追踪光子的路径。

新媒网跨境获悉，该研究的主要作者维塔利·费多谢耶夫也向麻省理工学院新闻解释说：“在许多描述中，弹簧起着重要作用。但我们表明，不，弹簧在这里并不重要；重要的是原子的模糊度。因此，必须使用更深刻的描述（如玻尔的互补性），它使用光子和原子之间的量子关联。”

有时，爱因斯坦被指责为讨厌量子物理学。但事实并非如此。爱因斯坦认为量子理论需要更多的研究，特别是在过度依赖随机性方面——但他从未完全否定其有效性。正如他在一封著名的信中写给物理学家马克斯·玻恩的那样，量子力学“当然是令人印象深刻的”，但他的直觉是它“还不是真正的……（上帝）不是在掷骰子”。

爱因斯坦对量子力学有很多疑问，其中许多疑问至今仍未得到解答。正如爱因斯坦-玻尔的争论以及麻省理工学院的新发现所表明的那样，他对物理学家习以为常的观点提出的严谨而富有挑战性的质疑，不断推动着我们对量子力学这个奇怪而自相矛盾的世界的理解。新媒网跨境认为，科学的进步离不开这种质疑和探索精神。

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