《自然》杂志的杰夫·布鲁姆菲尔报道
与许多学生所学到的相反，量子不确定性可能并不总是取决于观察者。一项新的实验表明，测量量子系统不一定会引入不确定性。这项研究推翻了课堂上关于量子世界为何如此模糊的常见解释，但对最小尺度上可知事物的根本限制仍然没有改变。
量子力学的基础是海森堡不确定性原理。简单来说，该原理指出，对于一个量子系统，我们所能了解的程度存在根本限制。例如，一个人对粒子的位置了解得越精确，他就越不了解它的动量，反之亦然。这个限制可以用一个简单的公式来表示，并且很容易在数学上证明。
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海森堡有时将不确定性原理解释为测量问题。他最著名的思想实验涉及拍摄电子的照片。为了拍照，科学家可能会让光粒子从电子表面反弹。这将揭示其位置，但也会赋予电子能量，导致其移动。了解电子的位置会在其速度中产生不确定性；测量行为会产生满足该原理所需的不确定性。
物理学学生在入门课程中仍然被教授这种测量-扰动版本的不确定性原理，但事实证明它并不总是正确的。加拿大多伦多大学的艾弗雷姆·斯坦伯格和他的团队对光子（光粒子）进行了测量，并表明测量行为所引入的不确定性可能小于海森堡原理的要求。但是，关于光子特性可知的总不确定性仍然高于海森堡的极限。
精细测量
斯坦伯格的研究小组不是测量位置和动量，而是测量光子的两种不同的相互关联的特性：其偏振状态。在这种情况下，一个平面上的偏振与另一个平面上的偏振内在联系在一起，并且根据海森堡原理，对这两种状态的了解的确定性存在限制。
研究人员对一个平面上的光子偏振进行了“弱”测量——不足以干扰它，但足以产生对其方向的粗略感觉。接下来，他们测量了第二个平面上的偏振。然后，他们对第一个偏振进行了精确的或“强”测量，以查看它是否受到第二次测量的干扰。
当研究人员多次进行实验时，他们发现一个偏振的测量并不总是像不确定性原理预测的那样干扰另一种状态。在最强的情况下，引起的模糊度仅为不确定性原理预测的一半。
不要太兴奋：斯坦伯格说，不确定性原理仍然成立：“最后，你不可能同时准确地知道[两种量子状态]。” 但是该实验表明，测量行为并非总是导致不确定性的原因。“如果系统中已经存在很多不确定性，那么根本不需要来自测量的任何噪声，”他说。
最新的实验是第二个做出低于不确定性噪声极限的测量的实验。今年早些时候，奥地利维也纳理工大学的物理学家羽生川裕司测量了中子自旋群，并得出了远低于如果测量将所有不确定性都插入系统中所预测的结果。
但是最新的结果是迄今为止最清晰的例子，说明了海森堡的解释为何不正确。“这是对海森堡测量-扰动不确定性原理的最直接的实验测试，”澳大利亚布里斯班格里菲斯大学的理论物理学家霍华德·怀斯曼说。“希望这对教育教科书作者有所帮助，让他们知道朴素的测量-扰动关系是错误的。”
然而，撼动旧的测量-不确定性解释可能很困难。即使在做完实验后，斯坦伯格仍然在他的学生最近的一次家庭作业中包含了一个关于测量如何产生不确定性的问题。“只有在我批改作业时，我才意识到我的家庭作业错了，”他说。“现在我必须更加小心。”