【爱因斯坦又对了！而且这一次，实验已经深入到了量子世界】

在爱因斯坦的广义相对论看来，引力其实是物体弯曲时空之后产生的一种几何效应。这一理论在研究行星、恒星、黑洞乃至整个宇宙时，非常适用，能够准确描述宇宙中的各种引力现象。

另一方面，研究原子、电子等微观世界，我们用量子力学，这套理论又能非常好地描述微观世界。

然而，现代物理学这两套极其成功的理论却无法相容。一旦把量子效应和引力同时放到一个问题里，两套理论就很难拼到一起，量子引力也因此成为现代物理学最难啃的骨头之一。

就在9月2日，一项发表于《科学进展》（Science Advances）的研究引起关注。来自本-古里安大学、乌尔姆大学、牛津大学等机构的科学家，包括诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯，首次直接测量到了自由落体量子物体预言中的量子相位变化，实验结果与爱因斯坦等效原理给出的预言相符。

这次科学家做了一个相当巧妙的实验，他们把铷原子冷却到接近绝对零度，然后利用微波脉冲让原子的量子波处于叠加状态，可以简单理解为，同一个原子的波函数同时沿着两条不同的路径演化。

其中一路通过磁场产生向上的作用力，抵消地球引力，使其相对于实验室基本保持静止。另一路则被释放，让它像抛出去的小球一样进行自由落体。随后研究人员再把两部分量子波重新合并，通过干涉测量两条路径积累下来的量子相位差。

结果显示，自由落体原子产生的量子相位变化，与把爱因斯坦等效原理应用到量子波之后得到的预言一致。

等效原理正是广义相对论的基石之一。简单来说，在一个足够小的自由落体参考系里，引力可以局部“消失”。如果你待在一部正在自由下落的电梯里，你会体验到类似失重的状态。

过去人类已经无数次验证等效原理，也早就利用原子干涉仪测量过重力。但这项工作的特殊之处在于，研究人员直接测量的是自由落体物体预言中的量子相位，而不是单纯测一个原子的重力加速度。

不过，这项实验并没有证明引力就是量子的，更没有解决量子力学和广义相对论的大统一问题。它证明的是在此次实验涉及的低能量、微观尺度范围内，量子力学与爱因斯坦等效原理并没有发生冲突。所以，要想统一广义相对论和量子力学，仍然还有很长的路要走。