MIT实验终结百年光量子之争

MIT实验终结百年光量子之争

Published on Nov 14
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蝌蚪五线谱-科学频道
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<p>2025年8月,一个重磅消息震惊了全球物理学界——美国麻省理工学院(MIT)的科学家们通过一项突破性实验,似乎终于为持续了近百年的光量子之争画上了句号。这个争论可是物理学史上的一大公案,主角是两位我们都耳熟能详的科学巨擘:爱因斯坦和玻尔。</p><p>要理解这场争论的重要性,我们得先回到问题的起点:光,到底是什么?</p><p>你可能会说,这还不简单?光就是我们每天都能看到的东西啊。但在物理学家眼里,事情可没那么简单。早在300多年前,牛顿就提出光可能是由微小粒子组成的"微粒说",而同时代的惠更斯则认为光是一种波。这场争论持续了很久,直到20世纪初,物理学家们才发现,光好像同时具有粒子和波的特性。这就是著名的"波粒二象性"。</p><p>但是,这个结论并没有完全解决问题,反而引发了更深层次的争论。其中,最著名的就是爱因斯坦和玻尔之间的论战。</p><p>爱因斯坦,这位提出相对论的天才物理学家,始终无法接受量子力学中的不确定性。他认为,我们之所以觉得量子世界是不确定的,只是因为我们还没有发现其中的"隐变量"。他有一句名言:"上帝不掷骰子。"</p><p>而玻尔,则是量子力学哥本哈根学派的领军人物。他提出了"互补原理",认为微观粒子的波动性和粒子性是互补的——你可以通过不同的实验分别观察到这两种性质,但永远无法在同一个实验中同时看到两者。就好像一枚硬币,你要么看到正面,要么看到反面,但不可能同时看到两面。</p><p>这场争论持续了数十年,成为物理学史上的一段佳话。爱因斯坦设计了一个又一个思想实验,试图证明量子力学的不完备性。而玻尔则一次又一次地巧妙化解了爱因斯坦的挑战。</p><p>其中最著名的,就是爱因斯坦提出的"光子箱"思想实验。他设想了一个可以精确控制快门的箱子,里面装有一些光子。通过称量箱子的重量变化,理论上可以精确测量光子的能量,同时通过控制快门时间来精确测量光子的释放时间。这样一来,似乎就可以同时精确测量光子的能量和时间,违背了海森堡不确定性原理。</p><p>玻尔听到这个实验后,据说彻夜未眠。最终,他想到了用爱因斯坦自己的相对论来反驳这个实验——由于箱子在引力场中的位置变化,会导致时间测量的不确定性,从而仍然符合不确定性原理。</p><p>这场巅峰对决,虽然没有得出明确的结论,却极大地推动了量子力学的发展。</p><p>时间来到2025年,MIT的...