Эксперимент 2025 года подтвердил принцип дополнительности Бора в споре со светом Эйнштейна

В 2025 году научное сообщество зафиксировало кульминацию почти векового теоретического противостояния, касающегося фундаментальной природы света и материи. Центральным событием стало экспериментальное подтверждение правоты Нильса Бора в его знаменитом споре с Альбертом Эйнштейном относительно корпускулярно-волнового дуализма и принципа дополнительности. Этот спор, зародившийся в ходе дискуссий на Пятом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в октябре 1927 года, обрёл эмпирическое разрешение благодаря передовым технологиям.

Современные исследования, проведенные на базе таких учреждений, как Массачусетский технологический институт (MIT) и Университет науки и технологий Китая (USTC), позволили воспроизвести мысленный эксперимент, предложенный Эйнштейном. Целью было одновременное получение информации о траектории фотона, что соответствует его корпускулярной природе, и наблюдение волновой интерференционной картины. Технологическая точность, необходимая для такого измерения, оставалась недостижимой на протяжении почти столетия, что делало этот вопрос предметом теоретических баталий.

Ключевые участники исторического спора представляли диаметрально противоположные взгляды на полноту квантовой механики. Эйнштейн, придерживавшийся детерминистских позиций, искал возможность одновременного наблюдения обоих аспектов, полагая, что случайность в квантовом мире — следствие неполноты теории. Бор, напротив, отстаивал принцип дополнительности, постулируя, что взаимоисключающие свойства, такие как точная траектория и интерференция, не могут быть измерены одновременно.

Экспериментальная реализация, осуществленная командами, включая группу под руководством Пань Цзяньвэя в Китае, использовала единственный атом рубидия, охлажденный до сверхнизких температур, в качестве чувствительного элемента. Когда атом удерживался слабо, он смещался под импульсом фотона, позволяя зафиксировать его путь, но это приводило к полному исчезновению волновой интерференционной картины на детекторе. Это прямое наблюдение подтвердило, что получение информации о «которой-пути» разрушает волновое поведение, что является квинтэссенцией копенгагенской интерпретации Бора.

В случаях, когда атом фиксировался жёстко, его смещение было минимальным, информация о траектории терялась, и интерференционная картина чётко восстанавливалась, демонстрируя волновые свойства. Промежуточные настройки ловушки позволили зафиксировать плавный переход между этими двумя режимами, иллюстрируя, как система переключается между корпускулярным и волновым поведением в зависимости от измерительного аппарата. Учёные MIT подчёркивали, что их работа представляет собой идеализированный мысленный эксперимент, который Эйнштейн и Бор не могли представить в практическом воплощении.

Данное достижение имеет фундаментальное значение, открывая новые горизонты для изучения декогеренции и создания более надёжных квантовых сенсоров и кубитов. Научное разрешение спора совпало с провозглашением Организацией Объединенных Наций 2025 года Международным годом квантовой науки и технологий, символически отмечая столетие с момента начала квантовой революции, начавшейся с публикации Вернера Гейзенберга в 1925 году. Эмпирический результат 2025 года однозначно утвердил принцип дополнительности как подтверждённый физический закон, хотя и не снимает с повестки дня более широкие философские вопросы, обсуждавшиеся на том же Пятом Сольвеевском конгрессе с участием Поля Дирака и Артура Комптон.