中国科学技术大学的潘建伟团队开展了一项实验，通过对单原子的精密操控，验证了量子力学互补原理。他们用一个孤立的铷原子充当“可移动狭缝”，利用光镊技术将其束缚在固定位置，再通过拉曼边带冷却把它冷却到接近绝对零度，使得原子能够敏锐地感知单个光子的微弱动量变化。这为这个历史上持续了近百年的争论画上了句号。 1927年，尼尔斯·玻尔提出互补性原理，认为微观粒子的波动性和粒子性是互斥又互补的属性，任何实验只能测量其中一种。爱因斯坦对此表示质疑，设计了一个思想实验来反驳。他设想一个质量极小的狭缝，当光子穿过时，会因动量交换产生反冲力。如果能同时测量反冲力并观测到干涉条纹，就能证明光子具有双重属性。然而，这个实验由于对技术要求极高，一直停留在理论层面。 研究团队面临的挑战是如何制造一个质量足够小、状态足够可控的“可移动狭缝”。他们选择用一个铷原子来替代宏观材料作为“狭缝”，并借助光镊技术成功捕获和操控这个孤立的原子。光镊通过高度聚焦的激光束形成光学势阱，就像一把无形的镊子一样把铷原子牢牢固定在预定位置。拉曼边带冷却技术则把捕获的原子冷却到极低温状态，极大地抑制了热运动，降低了动量不确定性。 潘建伟团队让单个光子逐一穿过被光镊囚禁并冷却的铷原子。他们在实验中精确调控了两种情境：一种是弱约束原子动量，另一种是强约束原子位置。在弱约束情况下，研究团队测量了光子撞击产生的动量变化并推断出其具体路径信息；而强约束情况下则无法获取路径信息。实验结果显示这两种属性呈现出此消彼长的反比关系。就像玻尔预言的那样，波动性与粒子性如同一个跷跷板的两端，无法同时达到峰值。 这项研究不仅证实了爱因斯坦基于经典直觉提出的方案在量子世界中无法实现，还首次在单量子与单原子相互作用层面直接检验了互补性原理。它把量子力学基本原理的实验验证推进到了前所未有的深度。这项研究不仅巩固了量子力学理论大厦的基石，还展示了我国在量子科技前沿基础研究领域从跟跑、并跑到领跑的坚实步伐。科学总是在质疑与验证中不断前行，最深邃的科学真理需要最精密的实验来揭示。