Группа физиков из Массачусетского технологического института (MIT) провела в 2025 году уникальный эксперимент, поставив точку в споре Альберта Эйнштейна и Нильса Бора о природе света.
Исследователи максимально точно воспроизвели знаменитый опыт с двумя щелями, впервые поставленный британским физиком Томасом Юнгом в 1801 году. Результаты полностью подтвердили квантовую механику Бора и опровергли предположения Эйнштейна, сообщается в пресс-релизе MIT.
В классическом эксперименте свет проходит через две узкие щели и образует на экране интерференционную картину — чередующиеся светлые и темные полосы. Это явление доказывает, что свет ведет себя как волна. Однако если наблюдать, через какую именно щель проходит фотон, картина исчезает — свет начинает вести себя как частица.
Ученые MIT создали новый вариант эксперимента, в котором роль щелей выполняли два одиночных атома. Каждый атом взаимодействовал с одним фотоном. Исследователи использовали ультрахолодные атомы, зафиксированные лазерами в пространстве, и добились, что эксперимент максимально точно повторял теоретический вариант.
В 1927 году Эйнштейн предположил, что можно одновременно наблюдать волновые и корпускулярные свойства света. Он считал, что если бы щели были закреплены на пружинах, то проходящий фотон слегка сдвигал бы одну из них, позволяя одновременно зафиксировать и прохождение частицы, и интерференцию. Бор, напротив, доказывал, что из-за квантовой неопределенности это невозможно.
Экспериментаторы MIT полностью исключили из опыта пружины — атомы удерживались только лазерным излучением. В результате они увидели, что квантовая неопределенность действительно играет решающую роль. Чем более «размыт» (неопределенно расположен) атом, тем сильнее он фиксирует прохождение фотона и уничтожает интерференцию. Этот эффект полностью соответствует квантовой механике Бора и показывает ошибочность предположений Эйнштейна. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Команда MIT во главе с Вольфгангом Кеттерле использовала сверххолодные атомы, замороженные почти до абсолютного нуля и зафиксированные лазерными ловушками. Этот подход позволил идеально контролировать квантовое поведение системы. Эксперимент проводили много раз, каждый раз регистрируя путь фотона с помощью высокочувствительной камеры.
Эйнштейн и Бор даже представить не могли, что подобный эксперимент можно осуществить с единичными атомами и фотонами.
Полученные результаты стали важным шагом в понимании природы света: волновая и корпускулярная природа света не просто разные интерпретации — это фундаментальное свойство реальности, которое нельзя игнорировать. Чем больше информации мы получаем о положении фотона как частицы, тем меньше проявляется его волновое поведение. Это идеально согласуется с квантовой теорией, сформулированной столетие назад.
Ранее Наука Mail подробно рассказывала о споре Эйнштейна и Бора — философском конфликте, который определил развитие квантовой физики.
