在我们这个啥都开始摆烂的时代，万物皆可内耗，人类早已学会“规则是拿来打破的”。可偏偏有些东西，它打不破，它也懒得理你。

可在这片混沌的喧嚣之外，还有一群倔强的“铁头娃”，他们在干一件特别反潮流的事：验证规则还灵不灵。

不是金融规则，不是社会规范，而是宇宙运作的最根本那一套。比如角动量守恒定律，这个听起来像高中物理里的老腊肉，居然还能玩出花样？

一颗光子裂变成两颗光子，还能守规矩？你别笑，这事还真让科学家玩成了。

根据《Physical Review Letters》的消息，由芬兰坦佩雷大学牵头，联合德国和印度研究者，搞了个极限操作：用一颗单独的光子来做实验，看它在裂变成一对新光子的过程中，是否依然遵守角动量守恒。

更神的是，他们成功了。

光子裂变，还能守住旋转的“账本”？

在讲这个成果之前，先问一个问题：

宇宙为什么不会炸？

不是说核弹那种爆炸，而是整个宇宙的秩序为什么不会自己崩。天体在运转，行星在绕，分子不会胡跑，电子不会乱蹿。核心答案只有一个词：守恒定律

能量守恒、动量守恒、角动量守恒，这三大法则是整个宇宙维持秩序的“后台协议”。你要是想突破它，得先突破整个物理世界。

问题是，我们对这些定律的理解，大多来自宏观系统——就像打台球、飞行器、陀螺仪、旋转滑冰女王。这些都是几十亿亿个粒子集体参与的大系统。

可如果把镜头拉近，聚焦到量子世界，一颗粒子、一个光子能不能照样遵守“地球律法”？或者说，这些定律在最微观层面，还成立吗？

这不是抬杠，而是真问题。

因为量子世界本来就不讲理：粒子能一会儿是波、一会儿是点；能一边存在、一边不存在；还能瞬间“传心电感应”到宇宙另一头。

那角动量守恒这种“老派硬核”，在量子粒子单独裂变的那一刻，还能站得住脚？

芬兰人说，我们来试试。

什么是光子的“旋转”？你以为它只会发光？

光子是啥？

是电磁波的最小单位，是你手电筒里跑出来的粒子，是太阳光照进你眼睛的主角，是信息、能量和宇宙秩序的信使。

你可能觉得它只会“亮”，顶多加个“偏振”，也就那回事。但实际上，光子还可以拥有轨道角动量，也就是说，它可以“转”。

别搞混了，这不是说光子像球那样自己转，而是它的电磁波前沿会呈现一种螺旋形态。类似一个旋转的冰激凌，或一个开瓶器。这个特性早在1992年就被科学家观测到了，并赋予了一个高冷的名词：光子的轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）

关键是，这种OAM是“量子化”的。什么意思？

就是说光子的“旋转值”不是你想要几度就几度，而是只能是固定的整数倍：比如+1、-1、0等等。每一个数值都代表一个独立的量子态。

而且它不仅存在，还能被用来干正事，比如光通信、加密传输、光子计算、粒子识别。

那我们的问题就来了：如果你把一个具有特定OAM的光子“劈成”两个光子，那这两个后代的OAM加起来，是不是还得和“爸爸”一样？

就像爸爸有100块钱，分给两个儿子，加起来还是100，不能无中生有，也不能平白消失。

“一分为二”，这事以前还真没这么玩过

说实话，光子裂变这个事，早有人干过。利用非线性晶体，激光打进去，一个高能光子裂变成两个低能光子，这种过程叫自发参量下转换（SPDC），已经烂熟于各类光学实验。

但重点在于：以前都用的是激光，一堆一堆的光子，一起上。

而这次实验不一样，人家用的是一颗光子。一颗。孤独地发射出去，孤独地撞进晶体，然后孤独地裂成两颗。没有队友，没有后援，不靠“平均数”来凑数据。

而实验要求是：必须抓到这个过程中的每一颗“后代光子”，并且分别测量它们的OAM，然后算加法，看是不是正好等于原来那颗光子的OAM值。

这就不是科学实验，这是炼金术+摸金校尉+开盲盒+买彩票+火箭升空合体级别的操作。

因为你根本不知道哪一颗光子会成功裂变，也不知道它俩去哪了，你只能一次次试、一次次测，像在沙漠里捡黄金。

十亿分之一的成功率，他们竟然真捡到了

按照实验的物理模型，这种单光子裂变成功率是十亿分之一

换句话说，你得扔出10亿颗光子，才可能有一颗成功分裂，而且这还得是在你探测器范围内、符合参数、没有杂音的完美状态。

所以，研究团队真的干了一件近乎病态的事：

  • 造了一套精度近乎苛刻的光学平台，温度、震动、空气扰动全都隔绝；
  • 全程低噪运行，背景信号压到极限；
  • 利用全球效率最高的单光子探测器，每一次触发都仔细筛查；
  • 持续运行若干周，海量数据筛选，全靠“实验员不崩溃”的意志力维持。

最终，他们抓到了足够多的裂变光子对，并完成了测量。

结果很硬：OAM守恒，成立。

换句话说，即使是一颗光子，在完全量子化的裂变过程中，也老老实实地交账了：+1和-1凑成0，+2和-2凑成0，没有偏差，没有作假，没有溜号。

你在社会上看多了权贵赖账，看看这小小光子，是不是突然对宇宙又充满信心了？

不止守恒，他们还发现了“量子情愫”

更炸裂的是，在这些裂变光子对中，研究者还发现了另一个惊喜：量子纠缠的迹象

就是说，原本只想测OAM，结果一不小心打开了“心电感应”的门。

纠缠是什么？是你动一下北京的光子，上海的光子就“心有灵犀”；是你测了一个粒子的偏振，另一个粒子就马上“补上缺口”，哪怕它们间隔几个银河。

这玩意在量子通信、量子加密、量子计算中简直就是“武林秘籍”。

而这次，科学家用最极简的方式“劈光子”，居然“顺便”造出了纠缠态，这不是捡到针了，是直接从干草堆里挖出一整根金条。

接下来干啥？不再找针，要建工厂

这群“物理疯子”下一步目标已经明确：不再手工捡光子，而是搞出一套系统性制造高纠缠、高维OAM的光子对的工业体系

说白了，就是把目前这个“实验奇迹”，变成“技术储备”。

用他们的话说：

“我们不是为写论文，而是为未来的量子网络打地基。”

你能想象吗？未来某一天，量子加密短信、光子电脑、隐形雷达，背后运行的就是这套角动量守恒＋光子纠缠的“裂变链条”。

当你的普通Wi-Fi被黑客爆破时，别人早用上了不可破解的量子信号

这，就是科研的力量：不是给今天治病，而是给明天筑城。

写在最后：一颗光子比人类还靠谱

你可以失望于人类，失望于法律、制度、监管，甚至失望于这个文明的诚意。但有一件事你可以确信——自然不会骗你

哪怕是一颗小小的光子，也会在“裂变”的瞬间，把角动量的账算得清清楚楚。它不贪、不逃、不赖账，甚至比你银行的KPI还稳。

而正是这些“守恒”，才让这个宇宙没有崩溃，让我们还能坐在电脑前瞎BB“世界规则”。

参考资料：

  • L. Kopf et al.,Conservation of Angular Momentum on a Single-Photon Level, Physical Review Letters, 2025. DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.203601
  • Tampere University 官方新闻稿（2025年6月）