我国科学家终结爱因斯坦与玻尔世纪之辩
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千百度 楼主
12月3日,中国科学技术大学发布消息,该校潘建伟、陆朝阳、陈明城教授等组成的研究团队,利用光镊囚禁的量子基态单原子,首次忠实地实现了1927年爱因斯坦和玻尔争论中提出的“反冲狭缝”量子干涉思想实验,观测到了原子动量可调谐的干涉对比度渐进变化过程,证明了海森堡极限下的互补性原理,并展示了从量子到经典的连续转变过程。相关成果以编辑推荐的形式2025年12月3日发表于国际期刊《物理评论快报》。美国物理学会Physics栏目以“单原子的爱因斯坦狭缝”为题进行专题报道。
2025年12月03日 12点12分 1
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千百度 楼主
据介绍,在1927年的第五届索尔维会议上,爱因斯坦为挑战玻尔的互补性原理,在双缝干涉实验中,设计让单光子通过一个可移动的狭缝。爱因斯坦认为,单光子会给狭缝一个极微弱的反冲动量,若能测出这一反冲即可知道光子的路径(粒子性),而只要狭缝位置足够精确,干涉条纹(波动性)仍可保留。这一思想实验直接指向“能否同时获得波与粒子的完整信息”,被视为量子力学最深刻的悖论之一。
实现这一思想实验的关键在于测量有效的反冲信号,这就要求狭缝的动量不确定度要小于光子的冲击动量。然而,由于单光子的动量反冲非常微弱,远小于宏观物体的动量不确定度。所以,爱因斯坦的这一巧妙的思想实验在过去近百年仍停留在“思想”层面。
2025年12月03日 12点12分 2
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千百度 楼主
研究组在量子极限条件下实现了最灵敏的“可移动狭缝”:利用光镊囚禁的单个铷原子作为“可移动狭缝”,使用拉曼边带冷却技术将原子制备至三维运动基态,使其动量不确定性下降至与单光子动量相当的水平。同时,实验可以通过灵活地调节光镊囚禁势阱深度,来改变原子狭缝的动量不确定度。实验选定一个封闭循环跃迁,排除了原子内态自由度的干扰。为了实现稳定的干涉,研究组发展了主动反馈锁相技术,将原子荧光的干涉路径抖动控制到了纳米级别。
实验结果表明,随着光镊阱深增强,原子受到的空间限制更强,根据海森堡不确定性原理,其基态动量波函数将更宽。所以经过光子反冲后,原子动量波函数的重叠度增加,导致光子与原子间的纠缠度降低,从而使得光子干涉对比度提高。此外,在实验中观察到的干涉对比度下降,部分由原子加热(经典噪声)引起。研究团队通过校准和去除这一经典噪声影响后,实验数据与原子处于完美基态(量子极限)时的光子干涉对比度高度吻合。研究组还实现主动调控原子平均声子数,观察到声子数增多引起的干涉对比度的下降,展现了系统从量子到经典的过渡。
该工作在爱因斯坦和玻尔关于量子基础的争论近百年之后,首次利用基态单原子作为对单光子动量敏感的“可移动狭缝”,不仅在量子极限层面忠实实现了爱因斯坦思想实验,而且发展了高精度单原子操控、单原子-单光子纠缠和干涉等精密量子技术,为未来实现大规模中性原子阵列、压缩态纠错编码、以及进一步探索消相干和量子到经典过渡等基础问题奠定了基础。
2025年12月03日 12点12分 3
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别人提出来了理论!中科大只是个实验工程师了吧!
谁培养出来了中国科技崛起的领军科学家?
是中科大吗?当然不是!
是西工大(西北工业大学)了吧!
2025年12月03日 22点12分 9
别人一百年了都实验不了,中科大实验成功了。哪里来的崇洋媚外的跳梁小丑
2025年12月05日 21点12分
提出理论是科学,实验工程师是技术,西北工业大学是技术强校,科学还是中科大强点
2025年12月03日 22点12分
@【神器】青龙偃月 能用实验来验证,表明仪表仪器发展的更先进了吧! 表明找到了实验方法了吧! 中科大再怎么吹,还是没有提出关键概念没有提出关键理论的真正科学家了吧!
2025年12月05日 23点12分
@cygys 西工大培养的科学家带领华为一次又一次的摧毁了美国西方围剿中国科学技术而筑起的堤坝!关键时候中科大培养的科学家掉链子了嘛!为什么会在关键时候掉链子?中科大培养的科学家实力不济了吧!
2025年12月05日 23点12分
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提出关键的概念,提出关键的理论的科学家,才是伟大的科学家!
谁能培养出来伟大的科学家?是中科大吗?当然不是!
当然是西工大(西北工业大学)!
中科大在高科技领域的实力不及西工大的一半了吧!
2025年12月03日 22点12分 10
提出理论是科学,实验工程师是技术,西北工业大学是技术强校,科学还是中科大强点
2025年12月03日 23点12分
别激动别激动
2025年12月05日 15点12分
工科与理科是双胞胎!是协同发展的! 西工大有最厉害的顶尖工科!中科大有吗?没有了吧! 所以,理论研究在西工大发展的更快了吧!
2025年12月06日 00点12分
@爱你怎么地吧90 照你这么说!中科大(中国科学技术大学)有顶尖的理科!那中科大可以说是科学强校了吧![滑稽][滑稽]
2025年12月18日 10点12分
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然而有个卵用
2025年12月03日 22点12分 11
当然有用
2025年12月05日 16点12分
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科大的国家量子信息实验室,安徽几百亿钱花的非常值得,有了这个强大的国家量子信息实验室作为工具,的确可以引导物理学的前沿研究与创新
2025年12月03日 22点12分 12
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基础物理研究千万别走AI的路,一门心思盈利,要消灭普通劳动力,造成社会不稳定。要政府托底,造福人类。
2025年12月03日 22点12分 13
得了吧,你真以为普通人能进行研究,没点天赋大脑,连门槛都进不去
2025年12月05日 03点12分
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有何意义
2025年12月03日 23点12分 14
对普通人没意义,因为你连吃灰都做不到
2025年12月05日 03点12分
2025年12月05日 08点12分
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千百度 楼主
玻尔赢了,爱因斯坦这招“反冲狭缝”在量子极限下确实行不通。
1. 背景:双缝实验 & 互补性
经典的双缝实验大概是这样:
有一块挡板,上面开了两条细缝(双缝)
让光(或电子)从左边射过去
在右边屏幕上,会看到亮暗相间的条纹——这就是干涉条纹。这说明光(甚至单个电子)不是只像小球那样走一条直线,它表现得像波,同时从两个缝“通过”,再在屏幕上相互叠加、干涉。
于是量子力学说: 微观粒子既有波动性又有粒子性,而且这两种“性格”是互补的:
你要是努力去测“它到底从哪条缝过”(路径信息,粒子性),干涉条纹(波动性)就会消失或变差。这叫互补原理(玻尔提出的核心观点)。
2. 爱因斯坦的“反击”:反冲狭缝
1927年的索尔维会议上,爱因斯坦不服,说:
“好,我设计一个更聪明的实验,看能不能同时得到两种信息。”
他设计的就是“反冲狭缝”思想实验,思路:
1. 把双缝做成一个可移动的小挡板/小狭缝,不是固定死的。2. 单个光子(或者单个粒子)通过其中一条缝时,会撞一下狭缝,给狭缝一个极微小的“反冲动量”(就像你扔球打在小车上,小车会轻微后退)。3. 如果我们有极其精密的仪器,就可以测到这个反冲:如果反冲方向偏左 → 光子从左缝过,如果偏右 → 光子从右缝过 →这样就知道光子究竟走了哪条缝(路径信息)。4. 同时,只要狭缝的位置测得足够精确,他认为干涉条纹还在。
于是爱因斯坦的“反击”是:
我既能知道路径(粒子性),又能保留干涉条纹(波动性);
那你玻尔的“互补原理”是不是就破功了?
玻尔当时是用海森堡不确定性原理和一堆推理跟他辩,理论上压了回去。但那时候没人能真正做这个实验,因为测这么微弱的反冲太难了。
单个光子的动量大概是:10⁻²⁷ kg·m/s(这是个极小的数) 宏观物体随便一抖,动量不确定度都比这个大太多了。实验精度无法满足。
这也是为什么这个实验拖了将近一百年才做到。
3. 中科大的操作:用“单原子”当狭缝
这次潘建伟团队干的事,可以用一句话概括:
把“狭缝”换成一个被光镊抓住的单个铷原子, 把它冷到几乎完全不动(量子基态)让单个光子去撞它,看会发生什么。
结果:这个原子的动量不确定度被压到差不多和一个光子的动量一个量级,这已经接近海森堡不确定性允许的极限(量子极限)
用这一个原子当“可移动狭缝”,让单个光子跟它发生作用,再用干涉的方法观察:
光子有没有形成干涉条纹?
干涉条纹的清晰度(对比度)有多高?
同时,看看原子的动量状态怎么变化、纠缠情况如何。
4.这次实验回答了历史争议问题:
1. 如果你能真正获得路径信息(哪条缝),干涉条纹必然变差甚至消失。
2. 如果你要保留高对比度干涉条纹,就必然失去精确的路径信息。
3. 这个权衡不是因为实验做得差,而是海森堡不确定性 + 量子纠缠强行规定的极限。
这正是玻尔当年坚持的互补原理:
“波动性”和“粒子性”是互补的,不能同时完整呈现。
而爱因斯坦的那个聪明设计“反冲狭缝”—— 这次被在量子极限下完整模拟后,发现:如果你想通过反冲来知道路径,那就会引入足够的量子纠缠和不确定,使干涉条纹变差;你想干涉条纹好,就必然让反冲信息模糊得看不出路径。
换句话说:
爱因斯坦提出的这个“实验”,在真正严谨的量子极限实验里,并不能打破互补性。所以玻尔的观点被实验证实。
2025年12月03日 23点12分 16
观察了就量子纠缠了,量子纠缠了条纹就模糊不清了?
2025年12月05日 21点12分
@无量星耀 而这个观察是个信息传递的过程?信息没有传递出来就波态,显清晰条纹,信息被传递了出来就显粒子态,条纹就模糊不清甚至没有条纹?
2025年12月06日 01点12分
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有没有可能获得诺贝尔奖
2025年12月04日 00点12分 17
这个是技术验证,应该不能
2025年12月05日 23点12分
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扯淡,量子纠缠在几千公里进行过实验吗,宇宙飞船和中国空间站有这个条件
2025年12月04日 01点12分 18
level 3
别胡扯了,怎么没申请诺贝尔奖[吐舌]
2025年12月04日 01点12分 19
波尔没法再领诺贝尔奖了
2025年12月06日 01点12分
level 3
波尔绝对错误的,宇宙遵循严格因果法则!
2025年12月04日 01点12分 20
宇宙的法则注定只能维持在宏观层面,如果微观层面也奏效,那意味着宇宙的能量是无穷大的,所以爱因斯坦注定错误
2025年12月05日 23点12分
宇宙严格遵循预定论,跟人的观察毫无关系。
2025年12月05日 03点12分
@既定的命运 我几十年前就这么看,多个死党!
2025年12月05日 10点12分
@无尽的小宇宙🔥 :不可能,无论宏观微观哪有没有原因就发生的事,我的绝对论充分论证这点,微观与宏观只是表面不同,只是现在不能实验,另外空间弯曲是错误的 相对论是悖论
2025年12月05日 23点12分
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这些人全都是熊猫级国宝
2025年12月04日 01点12分 21
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