量子物理学再次为人类带来了一个听起来几乎像玩笑的实验。
科学家们取来超冷铷原子,并实际上迫使每一个原子 在引力作用下同时下落并保持原位。
当然,这不是通常意义上的。原子被置于量子叠加态:其状态同时沿两条路径发展。一部分被磁场束缚,另一部分则被释放做自由落体。随后,两部分再次合并,观察引力对它们产生了什么影响。
如果用人类语言来翻译所发生的事情,对话大致会是这样:
——你在坠落吗?
——是的。
——那你站在原地吗?
——也是的。
——很好。我们继续实验。
为了进行实验,研究人员制造了一种特殊装置,它有一个美丽的名字—— Quantum Galileo Interferometer,“伽利略量子干涉仪”。原子被冷却到接近绝对零度,并以惊人的精度进行操控。
但在有趣的描述背后,是一个极其严肃的问题。
量子力学完美地解释了原子和基本粒子的世界。爱因斯坦的广义相对论则解释了引力、行星、恒星和宇宙的结构。
问题在于, 这两大理论至今仍无法统一成一幅完整的图景。
在新实验中,科学家们检验了爱因斯坦最重要的原理之一——等效原理。简而言之,它表明:如果一个物体自由下落,在局部上它就不再感受到引力。
而现在,这一原理不是用普通的石头或球体来检验,而是用一个同时处于两种状态的量子物体来检验。
当原子的两个“版本”再次合并时,物理学家们测量了它们量子相位中的微小差异。
结果与理论预测完全一致。
爱因斯坦再次经受住了检验。
然而,重要的是不要过早地将其炒作为轰动性新闻。该实验并未证明引力本身是量子化的,也没有创造出人们期待已久的“万有理论”。它只是表明,在这种模式下,量子力学和爱因斯坦的等效原理完美地共存。
下一步可能会更加有趣。
研究人员希望用更重的物体进行此类实验——例如纳米金刚石晶体。这可能有助于检验关于引力本身是否能够破坏足够大质量物体的量子叠加态的想法。
该研究发表于 2月2026日。
而且,或许量子物理学再次最好地用一句话来描述:
原子同时下落又不下落——而爱因斯坦依然是对的。 😄


