自由下落的量子波遵从爱因斯坦“最幸福的想法”
2026 年 9 月 2 日，一个团队在《科学进展》上发表了对自由下落物体所获得量子相位的首次测量：原子波包的一半被释放自由下落，另一半则被固定在原处；两者之间的相位与等效原理的预期值相符，偏差约 2.5%。
爱因斯坦的等效原理——他后来称之为一生中“最幸福的想法”——认为，自由下落的观察者在局部无法区分引力与加速度。对于宏观物体，它已被极高精度地验证；但在量子理论中它呈现出一种特殊形式：与下落物体相联系的波应当获得一个随下落时间三次方增长的相位。这一预言可追溯到 1927 年的 Charles Galton Darwin 与 Earle Kennard，但从未被测量过。
以内盖夫本-古里恩大学的 Ron Folman 为首的团队，与乌尔姆和牛津的同行合作（作者名单中包括 Roger Penrose、Vlatko Vedral 与 Wolfgang P. Schleich），建造了一台被他们称为量子伽利略干涉仪的冷原子干涉仪。约 2 万个铷原子在原子芯片上的磁阱中被冷却成玻色-爱因斯坦凝聚，并被置于两个内部状态的叠加中。一个波包被磁场保持在芯片表面下方约 113 微米处；另一个则被调成对磁场不敏感，做弹道运动——仅在重力作用下上升与下落，在弧顶处分开约 7.5 微米。2.4 毫秒后，两条路径重新合并，其相对相位从干涉条纹中读出。
在 5.3 小时内采集的 633 个实验循环中，相位走过 13 个完整振荡，跨度约 80 弧度；与不含任何自由参数的理论预言相差约 2 弧度，即约 2.5%。同一相位可以用两种截然不同的方式导出：把引力当作作用在量子波上的力，或者进入引力消失的自由落体参考系。两条途径给出相同结果，正是这次测量成为量子领域等效原理检验的原因。作者也明确指出局限：该结果并不表明引力本身是量子的，也未统一两大理论，并且远未达到彭罗斯预期量子力学失效的质量与时间尺度。