量子物理再次為人類帶來了一個聽起來幾乎像笑話的實驗。
科學家們採用了超冷銣原子,並實際上迫使每一個原子 在重力作用下同時墜落,同時又保持原位。
當然,這不是一般意義上的。原子被置於量子疊加態:其狀態同時沿兩條路徑發展。一部分被磁場束縛,另一部分則被釋放自由墜落。然後兩部分再次結合,觀察重力對它們產生了什麼影響。
如果將發生的事情轉化為人類語言,對話大致會是這樣:
——你在墜落嗎?
——是的。
——那你站在原地嗎?
——也是的。
——很好。我們繼續實驗。
為了進行實驗,研究人員製造了一台名稱優美的特殊儀器—— Quantum Galileo Interferometer,「伽利略量子干涉儀」。原子被冷卻到接近絕對零度,並以令人難以置信的精確度進行控制。
但在有趣的描述背後,隱藏著一個非常嚴肅的問題。
量子力學完美地解釋了原子和基本粒子的世界。愛因斯坦的廣義相對論則解釋了重力、行星、恆星和宇宙的結構。
問題在於, 這兩大理論至今仍無法整合成一個統一的圖景。
在新實驗中,科學家檢驗了愛因斯坦最重要的原理之一——等效原理。簡化來說,它指出:若物體自由墜落,在局部上它便不再感受到重力。
如今,這個原理並非用普通的石頭或球體來驗證,而是用一個同時處於兩種狀態的量子物體。
當原子的兩個「版本」再次結合時,物理學家測量了它們量子相位之間的微小差異。
結果正如理論所預測的那樣。
愛因斯坦再次通過了考驗。
然而,重要的是不要過早將其視為轟動。該實驗並未證明重力本身是量子化的,也未建立期待已久的「萬有理論」。它僅顯示,在此模式下,量子力學與愛因斯坦的等效原理完美共存。
下一步可能更加有趣。
研究人員希望用更重的物體進行此類實驗——例如奈米鑽石晶體。這可能有助於檢驗重力本身是否會破壞足夠大物體的量子疊加態的相關想法。
該研究發表於 2月2026日。
而且,或許量子物理再次最好地用一句話來描述:
原子同時墜落又不墜落——而愛因斯坦仍然是對的。 😄


