近百年前,物理学家理论化了自由落体对量子波的影响。如果他们得出的解决方案是错误的,那么量子力学和爱因斯坦的引力理论将产生直接矛盾。但对其进行测试一直是不可能的,因为没有人能建造出能够进行必要测量的干涉仪。
现在,由内盖夫本-古里安大学的物理学家罗恩·福尔曼领导的一个团队,与来自德国、英国和美国的合作者(其中包括诺贝尔奖得主罗杰·彭罗斯)一起做到了这一点。他们建造了一个新的干涉仪,使单个原子具有两条可能的路径:一条涉及自由落体,另一条则保持完全静止。这两条路径在同一时刻到达同一个地方,使研究团队能够测量下落对原子波状特性的影响。
自伽利略以来,物理学家就知道如何描述一个下落的物体——它在哪里,速度有多快,或者加速有多快。然而,量子力学坚持认为每个物体也是一个波。“每一个粒子,不管是汽车、飞船还是原子,都是一个波,”福尔曼说。“所有像海波或声波这样的波,都是上下起伏的。如果你处于波峰或波谷,这是通过一种叫做相位的属性来测量的。相位只是告诉你你是在波峰还是波谷。”