美国麻省理工学院(MIT)的科学家以迄今为止最精准而清晰的方式完成了经典双缝实验。他们使用两个单原子作为狭缝，通过测量光子散射后原子属性的细微变化来推断光子路径。实验结果符合量子理论的预测：未观测路径时出现干涉条纹，观测时则出现两个亮斑。

双缝实验由托马斯·杨（Thomas Young）于1801年首次完成，之后被重现多次。实验装置相当简单，只要将光线射向挡板上的一对狭缝，接着观察现象即可。实验结果却极不寻常：

若依杨氏实验那般不对穿过狭缝的光线进行观测，屏幕上会出现明暗相间的干涉条纹，如同池塘里涟漪交叠；但只要尝试观测光子会具体通过哪条狭缝，正如1920年代爱因斯坦提出的“思想实验”以及后来其他物理学家实验演示的那样，干涉条纹就不见了，取而代之的是两个亮斑。

由此可见，光呈现波动性(条纹)抑或粒子性(亮斑)取决于是否被观测——现实本身似乎会因观测行为而改变。

爱因斯坦-玻尔百年量子之争

爱因斯坦难以接受这样的结论，并与和自己同时代的量子力学大家尼尔斯·玻尔展开学术论战。

前者认为：观测之所以产生影响，仅是因为引入了干扰；若将狭缝设置于弹簧上，通过测量反冲即可揭示光子路径，与此同时不破坏干涉条纹。

玻尔则反驳：若要精确测量光子反冲以明确其路径，必然会模糊狭缝位置，导致干涉消失。此难题并非技术缺陷而源于自然法则，也就是他提出的互补原理(Complementarity Principle)——量子系统可以表现波动性，也可以表现粒子性，但无法同时表现两种特性。

后来物理学家开展的各种版本实验结果均支持玻尔观点。不过鉴于真实实验装置总不可避免地发生如爱因斯坦所言的干扰，学界始终怀疑，玻尔的这条反直觉法则是否为根本真理？

原子作狭缝，模糊引坍缩

联合国教科文组织此前将2025年正式设立为国际量子科学技术年。在这项贯穿全年的全球性科技活动中，许多学者都乐于介绍最新研究进展以致敬和欢庆。

德国物理学家沃尔夫冈·克特勒(Wolfgang Ketterle)领衔的麻省理工团队选择直接实践爱因斯坦的思想实验。

他们首先将一万多个铷原子冷却至接近绝对零度并束缚于激光形成的晶格中，让每个原子充当独立的光散射体。当有微弱光束穿透该晶格时，单个光子就能被原子散射。

由于光束非常微弱，研究团队在每个实验周期内都只收集到极少信息。他们不得不重复数千次实验以求积累足量数据。

每次实验的关键环节在于控制原子提供的光子路径信息量。克特勒等人通过调节激光阱来精确控制原子位置的“模糊度”。

被紧密束缚的原子位置明确；根据海森堡不确定性原理，此类原子给不出太多光子路径信息。因此在这些实验中，干涉条纹出现了。反之，松散束缚的原子具有更大位置不确定性且能够移动，若被光子击中，会留下相互作用的痕迹。位置模糊最终导致干涉条纹坍缩，只留下亮斑，也令玻尔理论再次得到验证。

上图为克特勒团队实验的原理示意：悬浮于真空腔室内的两个单原子被激光束照射后充当了双狭缝结构，散射光的干涉图样被一个高灵敏度相机(作为屏幕)记录下来。非相干光作为背景出现，表明光子以粒子形态仅穿过单一狭缝。

克特勒等人并非首个测量束缚原子散射光的团队，但此项工作是第一次移除束缚装置、在原子自由悬浮状态下重复测量的实验。其设计对比爱因斯坦的弹簧狭缝构想更进一步，也排除了束缚装置干扰观测结果的可能性(因为实验结果并未改变)。

新成果刊载于7月的《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志。致力于研究原子-光相互作用的伯明翰大学学者托马斯·赫德(Thomas Hird，未参与工作)对此发表评价：“这是一项无比美妙的实验，也证明了我们的实验控制技术已取得巨大进步。它或许远超爱因斯坦的想象。”

沃尔夫冈·克特勒(右二)及其实验室成员

麻省理工学院团队计划进一步探究——当每个晶格位点存在两个原子时，会发生什么？

资料来源：

Famous double-slit experiment gets its cleanest test yet

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