当其他科学家庆祝发现一颗新的行星，眼睛中的一个基因，脑的图像以及其他成就时，物理学家则创造了梦寐以求的玻色-爱因斯坦凝聚质。凝聚质的问世对量子力学的深入研究提供了便利。

早在1924年，阿尔伯特 · 爱因斯坦和印度物理学家萨扬德拉 · 玻色（Satyendra Bose）就预言存在一种未名的新物质相，它的原子不顾从经典物理的统计规律，却遵守量子力学的金科玉律，1995年，物理学家们借助于冷却气体的手段，终于看到了清晰可辨的玻色-爱因斯坦凝聚质的形态，物理学从此迎来了原子和凝聚态物理的新曙光。

我们将1995年度分子命名为凝聚质（condensate），但这种特殊的物质形式并不是一种分子、当普通气体中的原子杂乱无章地向各个方向运动时，凝聚质中的原子则以全同的速度和方向锁定，放弃了各自的特性，联合成单一的、聚合的统一体，聚合起来的条件则产生出凝聚质的稀奇古怪量子性质。诚然，本年度分子辉煌的成就是如何巧妙地规避了将原子结合成分子的普通的各种各样的经典力（例如Vander Waals分子力）。因而揭示了遵守量子力学规律的更微妙的力了。

凝聚质的量子力性质使得它成为探索量子力学的反直觉（counterintuitive）领域的理想场所。因此当这一戏剧性的结论披露仅仅半年多，实验科学家就披挂上阵，致力于凝聚质的构造和研究I理论科学家则用计算方法预测其性质：而物理学家开始利用凝聚质的独特性质——原子射线——去产生激光。一旦懂得如何支配这种冷而相干的物质规律，就可以揭示超导的奥秘，进而可以推断早期宇宙的成因。

物理学家早先对玻色-爱因斯坦凝聚质略知一二，却从未把它放在一种物质体系中仔细考察过，例如，半导体中已观察到构成凝聚质的电子对和空穴对。后者称作激子对，这种物质的寿命仅百分之几秒，可以设想，在4.2 K的液氨中，大约10%强的原子是玻色凝聚的，这种推断的根据是玻色凝聚质会沿着试管壁自动地蜿K爬升，而在液氦内部，原子之间经典力的倾向掩盖着量子力，因此量子性质被混淆了。

为了产生纯净的凝聚质，物理学家必须深度冷却原子，以促使热运动不再掩盖原子力。可是，原子又必须保持气相状态，不能坍缩为固相或液相状。1995年7月，国立标准技术研究院和科罗拉多大学的研究者们通过将铷原子降至几乎绝对零度，在气体的过冷云里，教科书中所描述的玻色-爱因斯坦凝聚质现形了！当原子速率的分布出现在计算机屏幕上时，研究者们看见了一幅迷人的图像：零速率附近的峰值表明了原子缓慢地从凝聚质中显示出来。

如此成功的实验该归功于凝聚质和原子物理研究的漫长历史，另一方面，则必须以发展了200年之久的冷却技术为基础，科罗拉多大学的物理学家们用激光使原子减速并用磁场来俘获，他们用一种称为蒸发致冷（evaporative cooling）的方法进一步冷却样品，这很像冷却一杯茶水，其原理很简单 :让最热的原子逃逸出去，令人惊讶的是，世界各地的物理实验室都可以完成这些技术 :其硬件大约需要5万到10万美元——对于观察到一种新的物态而言，这可谓九牛一毛。

创造这种凝聚质的能力将允许研究者们在宏观系统中考察量子行为——这种量子行为典型地表现在微观尺度上，虽然最初的凝聚质只有活细胞那样大小，但是物理学家们正不断创造出更大的样品。在95年秋季，麻省理工学院（MIT）的研究者们利用激光俘获的改进技术和钠原子，生产出比第一块样品所包含原子数多200倍的凝聚质块，与制造第一块样品所需5分钟、相比，他们只用了9秒钟。看着手边的凝聚质，物理学家们百思不得其解 :凝聚质块是一种超流体吗？它吸收光吗？折射还是反射光？

原则上，在元素周期表中，有近四分之三的元素可以进入玻色凝聚态，所以本年度的研究成果打开了探索各种不同元素及其凝聚条件的大门。1995年8月，赖斯大学（Rice University）的一个小组利用锂原子发现了玻色凝聚事件，他们的发现使有必要重新审视理论家权威性的预言，那就是，锂原子与其说能较长久地保持气体形式以进入玻色凝聚态，还不如说会坍缩成锂雪花的形态。

与此同时，理论家们已经以1995年的实验为基础，热衷于进行新的计算，因为玻色-爱因斯坦凝聚质与超导电性有关，该工作可能有助于解开如下奥秘 :哪一类物质可以无阻地负载电流。另外，一些天体物理理论则希望用玻色-爱因斯坦凝聚质的某种不对称形式，来解释早期宇宙中犬牙交错的物质分布，这种物质分布的形式最终导致星系的形成。

正如激光与普通的白炽灯泡，两者间并未有直接的相关性，玻色-爱因斯坦凝聚质与普通原子间眼下也看不出有直接的意义。也正因为如此，只有经过漫长的摸索阶段，这种新的物态才可能在工业及社会中产生实质性的经济效益。

在激光之中，所有原子均精确地取同一相位，以使激光光束明亮、有力、密集地聚焦；类似地，在玻色-爱因斯坦凝聚质中，原子的物质波也取相同的相位，物理学家们早已对“原子激光”进行了设计，原子相干束可能最终为令人难以置信的微调控制和测量技术的问世铺平道路，一束原子激光可以使原子挨个儿排列，或像今日的激光蚀刻硅片技术一样，将原子“写”入半导体——当然，后者将具有高得多的分辨率。

诚然，要圆玻色-爱因斯坦凝聚质之梦，还有一段漫长的路要走，也许这条路上荆棘丛生，但可以相信物理学家的腿比路更长，今日的物理学家有理由为长期以来一旦成为现实的预言感到欣喜，也有理由为能够考察到一种新物态而备受鼓舞。

［Science，1995年12月22日]