爱因斯坦与玻尔近百年争论画上句号 中科大单原子实验给出最终答案

中国科学技术大学发布消息称，该校研究团队成功完成了1927年爱因斯坦与玻尔论战中提出的“反冲狭缝”量子干涉思想实验，这是该实验在全球范围内的首次实现。实验过程中，团队观测到原子动量的干涉对比度呈现出可调谐的渐进变化，这一结果不仅验证了海森堡极限条件下的互补性原理，还清晰展示了物理系统从量子态到经典态的连续转变过程。这项重要研究成果于2025年12月3日以编辑推荐文章的形式，在国际权威学术期刊《物理评论快报》上正式发表。

1927年的索尔维会议上，爱因斯坦为了对玻尔提出的“互补性原理”——即量子物体的波动性与粒子性无法被同时观测——发起挑战，构思了“反冲狭缝”这一思想实验。在爱因斯坦看来，当单光子穿过可移动的狭缝时，会对狭缝产生轻微的反冲动量，倘若能够测量到这一反冲（以此获取粒子性相关信息），同时又能让干涉条纹得以保留（实现对波动性的观测），便可以证明“波粒二象性能够被同时观测”，进而推翻互补性原理。但玻尔始终认为，对反冲的测量会引入动量层面的扰动，使得干涉条纹消失，粒子性与波动性的观测无法同时存在。这一思想实验直接聚焦于“是否可以同时获取波与粒子的完整信息”这一核心问题，被看作是量子力学领域最为深刻的悖论之一。

由于单光子反冲动量极其微弱，宏观狭缝的动量不确定度远高于这一量级，爱因斯坦提出的思想实验在近百年间始终无法得到实际验证。中国科学技术大学的研究团队采用光镊囚禁单个铷原子作为“可移动狭缝”，借助拉曼边带冷却技术将原子制备于三维运动基态，使其动量不确定度降低到与单光子动量相近的水平。实验结果显示，随着光镊阱深的增强，原子所受的空间限制更为显著，依据海森堡不确定性原理，其基态动量波函数会相应展宽。因此，在光子反冲发生后，原子动量波函数的重叠程度增加，致使光子与原子之间的纠缠度下降，进而使光子干涉对比度得到提升。该实验并非要否定爱因斯坦思想实验的价值，而是通过技术上的突破实现了对这一经典悖论的实测验证，以实证手段终结了这场持续百年的争论，证明了量子力学互补性原理的普遍适用性。