《自然》雜誌的傑夫·布魯姆菲爾報道
與許多學生所學到的相反，量子不確定性可能並不總是取決於觀察者。一項新的實驗表明，測量量子系統不一定會引入不確定性。這項研究推翻了課堂上關於量子世界為何如此模糊的常見解釋，但對最小尺度上可知事物的根本限制仍然沒有改變。
量子力學的基礎是海森堡不確定性原理。簡單來說，該原理指出，對於一個量子系統，我們所能瞭解的程度存在根本限制。例如，一個人對粒子的位置瞭解得越精確，他就越不瞭解它的動量，反之亦然。這個限制可以用一個簡單的公式來表示，並且很容易在數學上證明。
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海森堡有時將不確定性原理解釋為測量問題。他最著名的思想實驗涉及拍攝電子的照片。為了拍照，科學家可能會讓光粒子從電子錶面反彈。這將揭示其位置，但也會賦予電子能量，導致其移動。瞭解電子的位置會在其速度中產生不確定性；測量行為會產生滿足該原理所需的不確定性。
物理學學生在入門課程中仍然被教授這種測量-擾動版本的不確定性原理，但事實證明它並不總是正確的。加拿大多倫多大學的艾弗雷姆·斯坦伯格和他的團隊對光子（光粒子）進行了測量，並表明測量行為所引入的不確定性可能小於海森堡原理的要求。但是，關於光子特性可知的總不確定性仍然高於海森堡的極限。
精細測量
斯坦伯格的研究小組不是測量位置和動量，而是測量光子的兩種不同的相互關聯的特性：其偏振狀態。在這種情況下，一個平面上的偏振與另一個平面上的偏振內在聯絡在一起，並且根據海森堡原理，對這兩種狀態的瞭解的確定性存在限制。
研究人員對一個平面上的光子偏振進行了“弱”測量——不足以干擾它，但足以產生對其方向的粗略感覺。接下來，他們測量了第二個平面上的偏振。然後，他們對第一個偏振進行了精確的或“強”測量，以檢視它是否受到第二次測量的干擾。
當研究人員多次進行實驗時，他們發現一個偏振的測量並不總是像不確定性原理預測的那樣干擾另一種狀態。在最強的情況下，引起的模糊度僅為不確定性原理預測的一半。
不要太興奮：斯坦伯格說，不確定性原理仍然成立：“最後，你不可能同時準確地知道[兩種量子狀態]。” 但是該實驗表明，測量行為並非總是導致不確定性的原因。“如果系統中已經存在很多不確定性，那麼根本不需要來自測量的任何噪聲，”他說。
最新的實驗是第二個做出低於不確定性噪聲極限的測量的實驗。今年早些時候，奧地利維也納理工大學的物理學家羽生川裕司測量了中子自旋群，並得出了遠低於如果測量將所有不確定性都插入系統中所預測的結果。
但是最新的結果是迄今為止最清晰的例子，說明了海森堡的解釋為何不正確。“這是對海森堡測量-擾動不確定性原理的最直接的實驗測試，”澳大利亞布里斯班格里菲斯大學的理論物理學家霍華德·懷斯曼說。“希望這對教育教科書作者有所幫助，讓他們知道樸素的測量-擾動關係是錯誤的。”
然而，撼動舊的測量-不確定性解釋可能很困難。即使在做完實驗後，斯坦伯格仍然在他的學生最近的一次家庭作業中包含了一個關於測量如何產生不確定性的問題。“只有在我批改作業時，我才意識到我的家庭作業錯了，”他說。“現在我必須更加小心。”