光是由波還是由粒子組成的呢？這個基本問題已經(jīng)困擾了科學(xué)家們數(shù)十年的時間，因為光好像是由兩者共同組成的。然而，迄今為止的試驗已經(jīng)顯示光的表現(xiàn)或者像一種粒子或者像一種波，但是從未同時表現(xiàn)出兩種狀態(tài)。現(xiàn)在一種新型試驗第一次展示了光能夠同時表現(xiàn)的像一種粒子和一種波，為這種困惑打開了一個新的局面，有可能幫助科學(xué)家揭開光和整個量子世界的真實本質(zhì)。

這張插圖展示的是光的雙重本質(zhì)，表現(xiàn)的即像粒子又像波

受藝術(shù)家Maurits Cornelis Escher作品啟發(fā)的藝術(shù)印象，展現(xiàn)了光在粒子和波表現(xiàn)形式間的連續(xù)變化

這種討論可以至少追溯到遠(yuǎn)到艾薩克-牛頓時代，他提出光是由粒子組成的，而詹姆斯-克拉克-麥克斯韋爾認(rèn)為光是一種波，他的電磁學(xué)理論將電學(xué)和磁學(xué)統(tǒng)一在一起。隨后在1905年阿爾伯特-愛因斯坦借助光是由光子組成的概念解釋了一種名為光電效應(yīng)的現(xiàn)象（這一發(fā)現(xiàn)也讓他贏得了諾貝爾物理獎。）

最終我們有充分的理由認(rèn)為光既是一種粒子也是一種波。事實上，這也同樣適用于所有的亞原子粒子，包括電子、夸克甚至最近發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子一樣的微粒。這種概念被稱為波粒二象性，而且它也是量子力學(xué)理論的基本原則。光或者其它任何類型的微粒表現(xiàn)的像一種粒子還是像一種波取決于進(jìn)行什么類型的試驗。到目前為止，光的兩種本質(zhì)面貌還沒有同時觀察到。

但是科學(xué)家們一直想知道，光從一種粒子轉(zhuǎn)變成一種波是否取決于周圍環(huán)境？或者是否光一直都是同時表現(xiàn)的即像粒子又像波呢？現(xiàn)在研究人員們第一次設(shè)計出了一種新型的測量裝置，能夠同時探測光即像微粒又像波的表現(xiàn)形式。這種裝置依靠的是一種名為量子非定域性的古怪量子效應(yīng)，這種反直覺的概念歸結(jié)為同一粒子能夠同時存在于兩個位置的想法。

英國布里斯托大學(xué)的物理學(xué)家阿爾貝托-佩魯佐在一份聲明中說道：“這種測量裝置檢測到了強烈的非定域性，這就證實在我們的試驗中光子同時表現(xiàn)的即像一種波又像一種粒子。這就對光或者像一種波或者像一種粒子的模型做出了強烈的反駁�！边@篇描述試驗的論文發(fā)表在11月2日出版的《科學(xué)》雜志上，佩魯佐是論文的首席作者。

這個試驗進(jìn)一步依靠了量子力學(xué)的另一個古怪方面，也就是量子糾纏的概念。兩種粒子能夠糾纏在一起因此就會出現(xiàn)一個粒子影響另外一個粒子的行為。使用這種方式，研究人員們能夠讓試驗中的光子延遲成為粒子還是波的選擇。麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家賽斯-勞埃德并未參與這個項目，他在《科學(xué)》雜志相關(guān)的隨筆中稱這個試驗是有冒險精神的，并且說道：“雖然這種糾纏只能夠延遲成為粒子或者波的選擇幾納秒的時間，如果有人曾經(jīng)接觸過儲存糾纏的量子存儲器概念的話，那么就會了解這種選擇能夠推遲到明天。那么我們?yōu)槭裁船F(xiàn)在就要下結(jié)論呢？