物理学有两座建立了100多年的大厦，彼此一直看对方不顺眼。

爱因斯坦的广义相对论掌管宏观世界，解释苹果落地、行星绕日，认为时空被质量压弯之后，一切物体在引力面前该怎么落就怎么落；量子力学则统领微观世界，描述原子和电子的诡异行为，那里的粒子不仅能像波一样晃荡，甚至能同时走两条不同的路。

两个理论各自极其灵验，却始终无法拼进同一个框架。宏观世界的引力法则，在微观幽灵身上到底还算不算数？

爱因斯坦重力理论的基石，叫等效原理：在自由落体状态下，局部的引力会彻底消失。一个人要是乘着失控下坠的电梯下落，他在电梯里就会感觉完全失重。大到铁球，小到羽毛，在真空里往下掉的速度完全一样。

以往针对普通物质的自由落体测试已经精密到了极点，但谁也没见过一个可以同时走两条路的微观量子，掉在半空时会经历什么。

2026年9月2日，发表在《科学进展》（Science Advances）上的一项研究，首次在落下的量子物体上直接抓到了引力留下的痕迹。

这个由以色列内盖夫本-古里安大学、德国乌尔姆大学和英国牛津大学牵头的国际团队，打造了一台他们称为量子伽利略干涉仪的精密仪器。

实验核心是一块特殊设计的原子芯片。这块芯片在真空腔内呈倒扣状态安装。研究人员把一团铷原子送入芯片正下方，降温到只比绝对零度高出一点点。

一束微波脉冲打下去，每个原子都被推入量子叠加态，相当于同时分化出了两条截然不同的路径。

紧接着，芯片上细如发丝的电线通电，产生了一道极其精细的磁场。

奇妙的操作就发生在这一步。原子的其中一个分身对磁场产生了感应，研究人员借此对它施加了一个向上的磁力，刚好抵消掉地球向下的引力。在实验室参考系里，这一半原子像被钉住一样，悬在半空中纹丝不动。

原子的另一个分身则被另一道精心调校的磁脉冲轻轻往上一推，随后被切换成几乎不受磁场影响的状态。它像一枚被抛上天空的网球，划出一道抛物线，在地球引力的拽拉下自由下坠。

同一个原子分化出来的两半，一半在半空原地定格，另一半在重力里自由下落。

下落结束的瞬间，另一道磁脉冲启动，把这两半重新扯回同一个位置。

在微观尺度，粒子本身就是一道波。当这两道分开走过不同经历的波重新汇合在一起时，便会发生干涉。由于其中一半老老实实挨了引力的拉扯，另一半却被悬停在原地，自由下落的那一半在引力场中积累了微小的量子相位差。相位可以理解为波走过的进度，一半悬停、一半下落，两条路的进度自然不同。

正是这个极其微弱的相位变化，在干涉图样里留下了清晰的条纹。

此前已有实验用原子干涉仪测量过引力加速度，但直接在做自由落体运动的微观物体身上测出量子相位的变化，在这一领域的实验历史上属于首次。

更关键的是，测出来的相位数值，与直接把爱因斯坦等效原理套进量子方程算出来的结果严丝合缝。

这项实验并没有证明引力本身是量子的，也远没有完成爱因斯坦当年未竟的大一统梦想。它确立了一件更确凿的事实：至少在原子这个量级上，引力哪怕遇上量子分身，爱因斯坦的等效原理依然稳如磐石。

一同参与这项研究的诺贝尔物理学奖得主、英国牛津大学教授罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）曾提出过一个著名猜想：当叠加态物体的质量足够大、维持的时间足够长时，引力最终会摧毁量子叠加态。

当前的单原子实验还远远达不到验证彭罗斯猜想所需的质量门槛。该团队已经把目光投向了更重的目标，他们正在以色列内盖夫本-古里安大学的实验室里，尝试用微小的纳米金刚石重复类似的悬停与下落。

这一次原子落下来，没有背叛量子力学。换成更重的东西，彭罗斯赌它会。

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图一：实验中使用的原子芯片（由以色列内盖夫本-古里安大学制造）。实验中芯片被倒置安装，原子就在它的正下方接受操控，图源：Ben-Gurion University of the Negev图二：为科学实验腔提供冷原子的二维磁光阱（2D MOT）装置。中央是置于真空中的玻璃腔，两侧线圈产生磁场。原子穿过黄色反射面中心的小孔进入科学实验腔，图源：Or Dobkowski图三：实验装置整体全貌。核心是一个真空腔，内部环境类似太空，能保证原子不受外界干扰。左侧是二维磁光阱，负责将原子送入放置原子芯片的科学实验腔。腔体周围分布着天线、线圈和光纤，用于捕获、冷却原子，并将它们分成两条路径，最后测量两条路径之间的相对相位，图源：Or Dobkowski

信源：University of Oxford. "Scientists observe Einstein's gravity in the quantum world." Phys.org, edited by Lisa Lock, 2 Sept. 2026