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愛因斯坦和玻爾的世紀之爭,麻省理工最新實驗給出終極回應(yīng)?

在科學史上,有一場世紀級的爭論,持續(xù)了整整一百年,那就是愛因斯坦和波爾的世紀之爭。愛因斯坦曾經(jīng)說過:“上帝不擲骰子?!笨上?,在量子世界,上帝不僅擲骰子,還會變魔術(shù)。就在今年六月份,麻省理工學院的“超冷原子雙縫干涉實驗”,終于讓這場爭論迎來了結(jié)局。波爾贏了,愛因斯坦徹底輸了。為什么呢?因為這個實驗,不僅推翻了愛因斯坦的“隱藏變量”設(shè)想,還用1萬個冷到幾乎“凍僵”的原子,親眼證明了波與粒子無法同時存在。接下來,我們就來聊聊這個實驗。

愛因斯坦和玻爾的世紀之爭,麻省理工最新實驗給出終極回應(yīng)?-有駕

1927年,物理學界迎來了一場世紀辯論:一邊是“科學偶像”愛因斯坦,一邊是“量子教父”玻爾。他們爭論的核心,就是雙縫實驗背后的“測量悖論”。在這個實驗中,科學家讓單個光子依次通過有兩條縫隙的障礙物,并在后方的屏幕上觀察到奇妙的干涉條紋,但令人困惑的是,如果我們試圖“窺探”光子究竟走了哪一條縫隙,這種美麗的干涉圖案卻會立刻消失,屏幕上只剩下粒子隨機撞擊的痕跡。愛因斯坦堅持,肯定有辦法既測到光子從哪條縫隙穿過,又不破壞那美麗的干涉條紋?!彼麍孕?,只要方法得當,我們可以“魚與熊掌兼得”,既看到波動性,又知道粒子的路徑。玻爾則態(tài)度堅決。他強調(diào),量子世界遠比直覺更為奇異。玻爾用著名的“互補原理”回應(yīng)愛因斯坦:只要你試圖“追蹤”粒子的路徑,波動性就會消失;只有當你放下對“路徑”的執(zhí)念,干涉條紋才會在屏幕上顯現(xiàn)。你無法兩者兼得,這是量子力學的本質(zhì),不是實驗技術(shù)的問題,而是自然規(guī)律的限制。

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這場爭論持續(xù)了幾十年。沒有人能真正說服對方,但量子力學卻在實驗和技術(shù)的推動下愈發(fā)堅實。成為現(xiàn)代科學的基石之一。直到最近,麻省理工學院用更精密的方法再次檢驗了雙縫實驗,把這個世紀難題推向了新的高潮。這一次,科學家們不再滿足于傳統(tǒng)的“兩條縫隙加一束光”的老套路,而是大膽創(chuàng)新,直接把“主角”換成了超冷原子和單個光子。以往的雙縫實驗,是讓光穿過兩條細縫;而麻省理工學院的科學家們卻腦洞大開:“為什么不直接用一排原子來當縫隙呢?”他們利用激光和極低溫技術(shù),把一串原子像水晶一樣整齊地排列成“原子晶格”,每一顆原子都安安穩(wěn)穩(wěn)地呆在自己“格子”里,像棋盤上的棋子一樣精確。更神奇的是,這些原子的“模糊程度”,也就是它們在空間中的位置不確定性。竟然可以隨意調(diào)節(jié)。想讓原子位置更精確?沒問題,可以讓它們“站得筆直”;想讓原子變得“懶散”一點?就讓它們在空間里“晃悠”得更厲害。

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然后,團隊讓單個光子一顆一顆地“穿過這道“原子墻”,并用超靈敏的探測器收集光子被原子散射后的所有信息。實驗結(jié)果令人震撼:只要你對光子的路徑多了解一點點,屏幕上的干涉條紋就開始變淡;而一旦你幾乎能完全鎖定光子的具體路線,干涉條紋就會徹底消失。光子仿佛被“觀測的目光”逼得“選邊站隊”,要么老老實實做個“粒子”,要么大大方方當個“波”,卻無法兩者兼得。這正是玻爾當年拍著桌子強調(diào)的“互補性原理”:你越想知道量子世界的某一面,另一面就越難以捕捉。麻省理工學院的這項實驗,不僅讓我們更直觀地看到量子世界的奇異本質(zhì),也用最現(xiàn)代的技術(shù),再次驗證了玻爾和愛因斯坦那場世紀之爭的核心:量子世界,遠比我們的直覺更神秘、更耐人尋味??赐曷槭±砉W院的這場量子“魔法秀”,你是不是和我一樣,心里多多少少有些不安?一顆小小的光子,居然能因為我們的“觀察”而改變自己的命運。那我們賴以生存的現(xiàn)實世界,真的像我們想象中那么“客觀”嗎?

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我們總以為,世界本來就在那里,無論你在不在場,蘋果都好端端地掛在樹上,地球也照樣繞著太陽轉(zhuǎn)。可實驗告訴我們,至少在量子尺度上,“現(xiàn)實”并不是一個獨立于觀察者之外的東西,而是觀測本身的一部分。更讓人頭皮發(fā)麻的是,量子力學并不是一個無足輕重的小眾理論。它決定了所有物質(zhì)的本質(zhì),決定了宇宙中萬事萬物的最底層規(guī)則。手機里的芯片、核磁共振儀、激光,這些改變世界的技術(shù),都是建立在量子力學之上的。那么問題來了:除了我們能觀測到的這部分,宇宙的“另一面”到底是什么樣呢?如果沒有人觀測,世界又會以什么形態(tài)存在呢?有人說,量子力學讓我們不得不承認人類的局限:我們其實只能看到自己“點亮”的那一部分宇宙。

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剩下的黑暗角落,或許永遠只是“可能性云”,永遠不會被“集體塌縮”為一個確定的現(xiàn)實。也有科學家大膽猜想,也許每一次測量,每一次選擇,都會讓宇宙“分叉”出一個新世界。你選擇看,世界就變成你看到的樣子;你選擇不看,另一個世界就靜靜地存在于可能性之中。這,就是多世界理論的雛形。無論哪種解釋,麻省理工學院的實驗都給我們敲響了警鐘,現(xiàn)實不是你想象的那樣穩(wěn)固和可靠,至少在最微觀的層面上,我們每個人都是“宇宙共同創(chuàng)作者”。你的每一次好奇,每一次探尋,都會讓世界在某個角落發(fā)生變化。對此,你們有怎樣的看法呢?歡迎在評論區(qū)分享你的想法,感謝大家觀看,我是探索宇宙,我們下期再見。

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