据Ars Technica 2026年9月11日报道,以色列内盖夫本-古里安大学物理学家罗恩·福尔曼领导的研究团队,与德国、英国和美国合作者共同建造了一种新型干涉仪,首次让单个原子同时沿两条路径运动:一条经历自由落体,另一条保持完全静止;两条路径在同一时刻到达同一位置,使团队能够测量自由落体对原子波动性质的影响。合作者中包括诺贝尔奖得主罗杰·彭罗斯。

这项测量针对的是近一百年前物理学家从理论上推导出的问题:自由落体应当如何作用于量子波。按照该推导,如果结果不正确,量子力学与爱因斯坦的引力理论将直接相互矛盾。但长期以来,检验这一推导被认为不可能,因为没有人建成能够完成所需测量的干涉仪。

团队的新装置改变了这一局面。它让单个原子同时拥有两种可能路径,其中一条涉及自由落体,另一条则被完美静止地保持。两条路径最终在同一时刻抵达同一地点。通过比较两条路径,研究者得以观察下落对原子波状属性的影响。报道称,这正是此前无法做到的测量。

福尔曼在解释相关物理图像时说:“每个粒子,不管是汽车、宇宙飞船还是原子,都是波。”他说:“一切是波的东西,比如海浪或声波,都会上下起伏。而你在上还是在下,由一种叫相位的东西衡量。相位只告诉你,你处在波峰还是波谷。”

从伽利略以来,物理学家已经知道如何描述下落物体——它在哪里、速度多快、加速度多大。量子力学则坚持,每个物体同时也是一种波。报道称,这项新实验把自由落体与量子波动性放在同一个干涉仪中检验,而该问题的答案关系到量子力学与爱因斯坦引力理论能否相容。