不確定性這個詞在量子力學中使用得很多。有一種觀點認為，這意味著世界上存在著我們不確定的東西。但是大多數物理學家相信自然本身是不確定的。
內在不確定性是德國物理學家、現代量子力學創始人之一維爾納海森堡(Werner Heisenberg)提出這一理論的核心。他提出的測不準原理表明，我們不可能同時知道一個粒子的所有性質。
例如，測量粒子的位置可以讓我們知道它的位置。但是這種測量必然會干擾它的速度，其幹擾量與位置測量的精度成反比。
海森堡錯了嗎？
海森堡利用不確定性原理解釋了測量將如何破壞量子力學的經典特徵——雙縫幹涉圖樣(詳見下文)。
但早在上世紀90年代，一些著名的量子物理學家就聲稱，他們已經證明，在不顯著幹擾粒子速度的情況下，確定一個粒子通過的兩條狹縫中的哪一條是可能的。
這是否意味著海森堡的解釋一定是錯的？在剛剛發表在《科學進展》雜誌上的一篇論文中，我和我的實驗同事們已經表明，過早得出這個結論是不明智的。
從某種意義上說，我們證明了速度擾動總是存在的，其大小與不確定原理所期望的大小相同。但在深入細節之前，我們需要簡要解釋一下雙縫實驗。
雙縫實驗
在這類實驗中，有一個帶有兩個孔或縫隙的屏障。我們還有一個位置不確定的量子粒子，如果它被發射到勢壘上，它的位置不確定度大到足以覆蓋兩個狹縫。
因為我們不知道粒子通過哪條縫，所以它的行為就好像它通過了兩條縫。這種現象的特徵就是所謂的「幹涉模式」:粒子可能出現在狹縫之外很遠的地方的屏幕上的波紋分布，意味著距離狹縫很遠(通常只有幾米)。
粒子同時通過兩個狹縫，在遠場的屏幕上形成幹涉圖樣。有些條帶(暗)更容易出現，而有些條帶(亮)則不太可能出現。
但是如果我們在勢壘附近放置一個測量裝置來找出粒子通過的是哪條縫呢？我們還能看到幹涉圖樣嗎？
我們知道答案是否定的，海森堡的解釋是，如果狹縫的位置測量精度足夠告訴粒子穿過，它會給一個隨機擾動速度就足以影響最終在遠場，因此洗出幹擾的漣漪。
傑出的量子物理學家們意識到，要找出粒子穿過的狹縫並不需要測量位置。任何根據粒子穿過的狹縫給出不同結果的測量都可以。
他們提出了一種裝置，它對粒子的影響不是通過一個隨機的速度踢。因此，他們認為，解釋幹擾損失的不是海森堡的不確定性原理，而是其他一些機制。
海森堡預測
我們不需要研究他們所聲稱的破壞幹擾的機制，因為我們的實驗表明，粒子的速度受到影響，其大小與海森堡預測的一致。
我們看到其他人忽略了什麼，因為當粒子通過測量裝置時，速度擾動不會發生。相反，它被推遲，直到粒子穿過狹縫，在通往遠場的路上。這怎麼可能呢?因為量子粒子不僅僅是粒子。它們也是波。
事實上，我們的實驗背後的理論是一個波和粒子的性質都很明顯的理論-波引導粒子的運動，根據理論物理學家David Bohm介紹的解釋，在海森堡之後的一代人。
我們的實驗
在我們最新的實驗中，中國科學家採用了我在2007年提出的一種技術，從兩個狹縫的許多不同的可能起點，以及測量的兩個結果，重建量子粒子的假設運動。他們比較了沒有測量裝置時和有測量裝置時速度隨時間的變化，從而確定了測量結果引起的速度變化。
實驗表明，測量對粒子速度的影響在粒子清除測量裝置本身後仍持續很長時間，最遠可達5米。到那個時候，在遠場中，累積的速度變化已經足夠大了，平均而言，足以衝掉幹涉圖樣中的波紋。因此，最終，海森堡的不確定性原理獲得了勝利。
在你考慮了原則的所有理論公式之前，不要對什麼原則能或不能解釋一個現象作出影響深遠的論斷。這是一個有點抽象的信息，但它的建議可以應用在遠離物理的領域。