维也纳大学的实验室里，一团由约7000个钠原子组成的“庞然大物”，在极低温的真空中成功进入了量子叠加态。

这意味着，这个在微观尺度下堪称巨型的物体，同时出现在了两个不同的位置，像幽灵一样穿越了现实的屏障。

这一发表在《自然》杂志上的突破性成果，再次刷新了人类对量子世界边界的认知，将那只著名的“薛定谔的猫”向着宏观世界狠狠推了一把。

长久以来，我们习惯于将世界一分为二：一个是遵循牛顿力学、确定且可预测的宏观世界，另一个是充满不确定性、粒子可以像波一样弥散的量子微观世界。

然而，这项新实验正在模糊这条界线，它暗示着我们眼中的坚实世界，或许只是量子概率云在某种尺度下的短暂假象。

原子团簇的波粒二象性之舞

实验的核心挑战在于如何让一个足够大的物体保持那脆弱不堪的量子特性。

在日常环境中，任何微小的干扰——一个光子的撞击，甚至周围空气分子的热运动——都会导致量子态瞬间坍缩，迫使物体“选择”一个确定的位置，这种现象被称为退相干。

为了对抗这种宇宙级的“监视”，塞巴斯蒂安·佩达利诺领导的研究团队构建了一个极端纯净的舞台。

他们在超高真空环境下，制造出了一束温度仅为77开尔文（约零下196摄氏度）的钠原子团簇束。

包括猫在内的大型物体不会表现出量子效应。但物理学家们尚不确定这个尺寸极限在哪里。图片来源：Getty

这些团簇每个直径约8纳米，虽然肉眼依然看不见，但对于通常只处理单个电子或光子的量子物理学家来说，它们简直就是巨无霸。

随后，这些原子团被送入了一个精密设计的由三个激光光栅组成的塔尔博特-劳（Talbot-Lau）干涉仪。

这就像是一个超级复杂的“双缝干涉”实验。

当原子团簇穿过第一道激光光栅时，它们并没有像微小的子弹那样直线飞行，而是展现出了波的性质，在此刻“分裂”并扩散开来。

紧接着，这些物质波穿过第二组狭缝，彼此重叠、干涉，就像两块石头投入湖中激起的涟漪相互交织。

最终，探测器捕捉到了清晰的干涉条纹。

这无可辩驳地证明，这7000个原子作为一个整体，处于空间分离的叠加态中，两个“分身”之间的距离达到了133纳米，这一距离远超团簇自身的尺寸。

柏林弗里茨·哈伯研究所的桑德拉·艾本伯格-阿里亚斯评价道，这是一个“非常棒的结果”，它证明了即便对于病毒或蛋白质大小的物体，量子力学的法则依然有效。

寻找那个不存在的“临界点”

这项研究不仅仅是一次技术上的炫技，它触及了物理学最深层的哲学焦虑：实在的本质是什么？

1935年，埃尔温·薛定谔提出了那只既死又活的猫的思想实验，试图嘲讽量子力学应用在宏观物体上的荒谬性。

在经典直觉中，猫不可能同时处于死和活的状态，必然存在某个临界点，让量子效应在宏观尺度上失效。

然而，标准量子力学理论本身并没有设定这个上限。

正如佩达利诺所言，方程式里没有任何一项规定说“超过这个质量，量子效应就会停止”。

多年来，物理学家们提出各种“坍缩理论”，试图为宏观世界找回确定性，认为在大尺度上存在某种尚未被发现的物理机制强行破坏了叠加态。

但维也纳团队的实验结果，再次压缩了这些坍缩理论的生存空间。

如果7000个原子都能保持叠加态，那么这个所谓的“临界点”到底在哪里？甚至，它是否真的存在？

这暗示着，只要我们能足够好地隔离环境干扰，理论上甚至可以将一只真正的微生物、甚至更大的物体置于叠加态。

这不仅是对好奇心的满足，更是对所谓“客观现实”的一次深刻拷问。

除了哲学层面的冲击，这项突破对正在蓬勃发展的量子计算领域具有生死攸关的实际意义。

布里斯托尔大学的朱莉娅·鲁比诺指出，未来的通用量子计算机需要维持数百万个量子比特的纠缠与叠加。

如果自然界真的存在某种内在的机制，限制了大规模系统的量子相干性，那么量子计算机的发展将面临一道不可逾越的物理墙。

幸运的是，目前的实验结果是一个积极的信号。

它告诉工程师们，量子系统的规模化在物理原理上是通畅的，困难仅仅在于技术上的隔离与控制。

此外，这种大质量物体的量子干涉技术，未来还可能演化为极度灵敏的传感器。

利用物质波对引力、电磁场极其敏感的特性，我们或许能制造出探测暗物质、引力波或地下空洞的新一代探测器。

当然，要看到那只真正的“薛定谔猫”在现实中出现，我们还有很长的路要走。

目前的实验虽然达到了病毒的尺度，但相比于一只活生生的猫，依然有着天文数字般的差距。

但这并不妨碍我们对未来保持敬畏与想象。

随着技术的进步，那个曾经只存在于思想实验中的幽灵世界，正在一步步侵入并重塑我们的宏观现实。

或许有一天，当我们凝视这个世界时，不再只能看到非黑即白的确定性，而是能隐约感受到万物在可能性的海洋中起伏波动的壮丽图景。返回搜狐，查看更多