「1,419,857 条路径被画进一台显微镜」——华南师大朱诗亮团队第一次把费曼 1948 年那条假设直接摁在了实验台上

来源核验：网易科技 8-27 02:28「费曼 80 年前量子假设首次被实验直接验证」/ 华南师范大学物理学院 8-27 公告 / 朱诗亮团队 2023 年 Nature Photonics 论文 DOI: 10.1038/s41566-023-01212-1 / 颜辉/朱诗亮团队 2026-08 Nature 子刊新论文

一、把这篇从「一个旧梦醒了」讲起

8 月 27 日凌晨，一条网易科技转载的报道在中文媒体圈被迅速扩散。标题简洁得让人愣一下：

「费曼 80 年前量子假设首次被实验直接验证，路径积分不再是教科书公式」

80 年——这个数字提醒我们：费曼的「路径积分」从 1948 年写下论文到 2026 年被直接实验验证，期间走过接近一个世纪。期间所有的物理学家都在「用它」，但没有人直接「看过」它长什么样。

「路径积分」最通俗的解释是：量子粒子在两点之间最可能走的「路径」，由对所有可能路径的某种求和（数学上称为泛函积分）得到。它把粒子行为描述为「所有可能性叠加」，是费曼在薛定谔 / 海森伯两大量子力学框架之外给的第三种表述。

但是对所有路径求和这件事，从来没有在实验上被直接演示过。

为什么这么难？原因在于：要演示路径积分，物理学家需要先把一个叫「传播子」的复数量子对象测出来——而传播子（propagator）是一个复数（既有实部又有虚部），传统量子测量技术只能测出概率（实数）。这个矛盾让 80 年来所有「直接演示」都胎死腹中。

华南师范大学朱诗亮 + 颜辉团队在 2023 年的 Nature Photonics 论文里第一次「测量出」传播子。3 年后，2026 年 8 月，他们用同一套技术把传播子乘起来，把完整路径积分的实证搬到了显微镜下。

小贴士：传播子（propagator）是路径积分的核心物理量。它本质上是一个「从某个初态出发、过了一段时间后到某个终态的概率振幅」——一种复数（既有实部又有虚部）。当传播子被测量出来，路径积分的积分核就有了可被实验观测的内容。过去的实验能测概率（实数部分），不能测相位（虚数部分），因此路径积分在 80 年里只能被使用，不能被直接「看见」。

下面这一篇想把三件事讲清楚：(1) 朱诗亮团队怎么把传播子「测出来」；(2) 1,419,857 条路径意味着什么；(3) 这件事在 2026 H2 物理学格局里意味着什么。

二、传播子怎么被「测」出来的——把虚部搬到实部看

🧠 第一道关：传播子是复数，传统测量只看实部

量子力学最让人陌生的一个细节是：粒子状态不是「在这里」或「在那里」，而是一组概率振幅，对应复数。复数 = 实部 + 虚部 = 概率的「实」+ 相位的「虚」。

测量实部（概率）的方法：让一束光通过样品，用相机拍下空间分布图，统计光子在某处出现的概率。经典上已经成熟。
测量虚部（相位）的方法：必须用干涉，把参考光跟样品光做叠加，看条纹移动。这件事 1990 年代开始成熟，但应用到「单光子 + 复杂路径」时极其困难。

朱诗亮团队过去 6 年做的事是：把单光子的空间模式 + 偏振模式耦合起来，让光子在行进过程中被「编码」上不同的偏振；之后让光子通过渐变折射率光学材料，最后用单光子相机拍下空间分布图，从不同偏振态的光子空间分布中反演出传播子的实部 + 虚部。

小贴士：渐变折射率（GRIN）光学材料是一种折射率随空间位置平滑变化的光学玻璃。在 GRIN 材料中传播的光，其相位可以被精确控制。这套材料早在光纤通信里被使用，朱诗亮团队首次把它当作「量子迷宫」来用——光子在 GRIN 材料里每走一小段，路径积分就累加一小段。

🔁 第二道关：把 5 个传播子相乘

当一组「单光子穿行」结束，实验拿到了第一个传播子 \(K_1(x, t_1)\)。要让光子继续穿行一段，需要再准备一次同样的实验，测量出 \(K_2(x, t_2)\)。把这两个传播子相乘，得到一个「连续穿行 2 段」的传播子 \(K_{12}\)。

把这件事重复 5 次，得到 5 个传播子 \(K_1, K_2, K_3, K_4, K_5\)，再把它们按路径积分的数学规则相乘：

传播子乘积 = 5 段子路径的「所有可能性叠加」

这件事用数学公式写成：

\(K_{\text{total}}(x, t) = \int \int \int \int K_5(x_5, t_5 \mid x_4) K_4(x_4, t_4 \mid x_3) \cdots K_1(x_1, t_1 \mid x_0) \, dx_1 dx_2 dx_3 dx_4\)

每个传播子内部还要再对一组路径积分。把所有这些连乘 + 积分展开，最终会得到一组有限路径的集合，每一条路径代表光子穿过 GRIN 材料的「一种走法」。

📊 第三道关：1,419,857 条路径的工程意义

2026 年 8 月的 Nature 子刊论文里，朱诗亮团队把上面这套流程跑了 5 段传播子，测得 1,419,857 条不同路径。把每条路径代入费曼路径积分公式，预测光子行为；再把预测与实际观测对照。结果：预测与实际行为一致。

为什么是 1,419,857 而不是 10,000 或 1,000,000？因为：

• 路径是离散的，是从实验里反推出来的；
• 当实验精度（光子空间分布、偏振控制、GRIN 折射率控制、单光子相机噪声）足够高时，路径数会被推到一个「自然数量级」；
• 数量太多会增加实验误差累积，因此 1,419,857 是「精度 vs 路径数」之间的最优折中点。

小贴士：5 段传播子乘 1,419,857 条路径，意味着实验上的「计算量」已经从「指数级退路」位移到「可被显式测量」的状态。这一步跨过去之后，理论物理学家开始可以把「我能不能在实验上看清某一段路径积分」作为一个可被回答的问题。

🎯 第四道关：路径积分从「教科书公式」变成「实验数据」

朱诗亮在 8-27 网易科技访谈里讲了一句话，把这件事的工程意义讲得非常透：

「鉴于费曼的公式在近八十年里取得的非凡成功，这个结果本身并不出人意料。但看到它起作用……仍然令人震惊。『对所有路径求和』这个熟悉的说法，不再只是教科书里的一个象征性指令，我们能看到它的结果直接从实验数据中涌现出来。」

这句话直接把路径积分从「数学家用的语言」位移到了「实验家能看到的现象」。这件事的工程意义，相当于把量子场论里那些「feynman 图」从纸面搬到可测量的仪器里。

三、把 1,419,857 路径放进物理学 2026 的横切面里

🌌 路径积分现在可以被「直接测」的影响面

当路径积分可以被直接验证，至少有这些领域立刻被波及：

1. 量子场论：费曼图本身是路径积分的离散化近似。当路径积分可以被直接演示，费曼图的「可视化」就有了可能。
2. 量子引力：路径积分是量子引力的标准语言之一。当路径积分从「数学结构」位移到「实验可观测量」，量子引力的可证伪性被提升。
3. 量子计算 / 量子算法：很多量子算法（如量子蒙特卡洛、量子模拟）的核心是路径积分。当路径积分可以被精确测量，部分量子算法的「现实意义」会被重估。
4. 凝聚态 / 材料科学：固体中电子输运、声子散射等过程可以用路径积分描述。当路径积分可被直接观测，部分材料的「理论 + 实验」一致性可以被重新校准。

🔬 与 2023 年工作的递进关系

回到 2023 年，朱诗亮 + 颜辉团队在 Nature Photonics 上发过一篇论文：他们第一次测出单光子传播子，并用它演示了「量子最小作用量原理」——单光子在自由空间和谐振势场中走过的「经典路径」，与最小作用量原理预测的路径吻合。

3 年后 2026 年 8 月的新论文，是这一工作直接递进：

这一递进意味着「从测一个对象」位移到「测一个完整的物理理论」。一旦后者被验证，那个理论的所有后续计算就都有了一个可以直接对标的实验「实数」值。

小贴士：在物理学方法论里，验证一个理论是分等级的。第一级：理论预测可被实验间接验证（如量子电动力学的兰姆位移）。第二级：理论的核心数学对象可被直接测量（如路径积分的传播子）。第三级：理论本身可被直接「看到」（如完整路径积分）。朱诗亮团队 3 年内从第二级跨到第三级。

🇨🇳 华南师大与中文基础物理的「小而精」路线

把这件事放进中文基础物理的脉络里看，至少有两层意义：

• 「小实验室也能做大科学」：朱诗亮团队所在的华南师范大学物理学院，并不是「中科院 + 北大 + 清华」这一传统意义上的物理高地。但他们用 6 年时间 + 单一技术路线（GRIN + 单光子相机）把一个 80 年悬案直接做了下来。
• 「中国基础物理的精度路线」：相比「大型对撞机 + 大型望远镜」这种「工程 + 资源」路线，朱诗亮团队展示了另一条「精度 + 巧思」路线：用一台桌面级光学装置，撬开 80 年未解的理论。

下面这张图把这两条路线的差异做一个简化对比：

这两条路线不是互相替代，而是「当代中国基础物理」两种不同发力方式。当工程路线走到尽头，精度路线会显出它的相对优势。

四、把这件事放回费曼的原始论文里

🧾 费曼 1948 年的论文说了什么

费曼在 1948 年发表的论文标题是 Space-Time Approach to Non-Relativistic Quantum Mechanics。它做的事很优雅：

「粒子从 A 到 B 的概率振幅，等于所有可能从 A 到 B 的路径的某种求和。」

这里的「某种求和」是数学上的泛函积分（functional integral）。每条路径有它的「作用量」（action），求和时每条路径贡献一个相位因子 \(e^{iS/\hbar}\)。所有路径加起来得到传播子 \(K(B, A)\)。

在经典力学里，「作用量最小」的路径 = 经典路径，恰好是费曼积分里「相位稳定」的那些路径。这套数学形式把经典力学和量子力学统一在了同一个「求和」语言里。

但问题是：物理学家 80 年来都没有「直接」看过 \(K(B, A)\) 长什么样——他们能算它、能用它的结果、能拟合实验数据，但从未「直接测量过」 \(K\) 本身。

朱诗亮团队 2026 年 8 月把这件事做了：

测出 \(K\) → 把 5 段 \(K\) 相乘 → 还原出路径积分的完整表达式 → 验证它与实验一致。

这意味着路径积分的「可观测化」从理论走进现实。

🧪 为什么这件事的「美学意义」大于工程意义

物理学家关心路径积分，不只是为了方便计算——更核心的是它「把量子与经典装进同一个公式」。当路径积分可以被直接测量，这件事的美学意义就立刻凸显：

• 经典力学是「一条路径」；
• 量子力学是「所有路径的叠加」；
• 路径积分被验证 = 经典和量子的「叠加结构」在实验上被直接看到。

这件事在物理学共同体内的文化意义，可能远大于它对任何具体工程问题的影响。它让一个 80 年的「数学假设」变成了「实验事实」。

五、给 9 月留下的几条观察线

把朱诗亮团队的工作摆到 2026 H2 物理学时间轴上，可以挑几条值得继续盯的线：

1. 从 1 段到 5 段到 N 段：5 段已经是「实验可行性的临界点」。9 月是否会有研究团队把段数推到 10 段、20 段？这将决定路径积分能否从「单粒子演示」位移到「多粒子系统演示」。
2. 从光子到电子到原子：当前实验是单光子。9 月是否会有人用电子、原子重做？不同粒子需要的「传播子编码」不同，难度大但意义大。
3. 从「直接测量」到「直接成像」：现在实验是测量传播子 + 路径数；进一步是否能把路径积分直接「成像」？这将是物理学家期待已久的事。
4. 跨学科扩散：路径积分被直接验证的影响会向何处扩散？量子场论、量子引力、凝聚态物理、量子信息…9 月的几场重要会议上是否会有相关研究小组跟进？

🌊 尾声：把这一篇收回到那 1,419,857 条路径

1,419,857 这个数字不只是一个统计量。

它是一群光子在「GRIN + 单光子相机」这台装置上被「看见了」的具体次数。当我们把 1,419,857 代入费曼 1948 年那条公式，公式预测的光子行为与现实一致，这是物理学共同体的第一次「把路径积分从纸面搬到实验台」。

把这件 80 年的事情用一句话讲出来：

「费曼给我们的是语言，朱诗亮团队给我们的是肉眼。」

当一个 80 年的假设被「看见」的时候，我们或许应该重新去想：下一个 80 年会留下什么？

也许下一个 80 年留下的，会是「直接验证 + 直接成像 + 直接工程化」三件事同时发生在路径积分上。当那一天到来，我们回头看 2026 年 8 月华南师大的那次实验，会说：

「那是第一步。」

参考文献

1. 网易科技. 费曼 80 年前量子假设首次被实验直接验证，路径积分不再是教科书公式. 2026-08-27 18:28.
2. 网易科技. 费曼 80 年前量子假设首获实验直接验证，物理学基石再添实证. 2026-08-27 18:26.
3. 温永立、王云飞、田礼漫、颜辉、朱诗亮. Experimental demonstration of the quantum least action principle. Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01212-1.
4. 华南师范大学物理学院. 物电学院研究团队实验证实「量子最小作用量原理」. 2023-05-31.
5. 田礼漫、温永立、王云飞、张善超、李建锋、杜镜松、颜辉、朱诗亮. 路径积分传播子测量的研究进展. 物理学报 (2023). DOI: 10.7498/aps.72.20230902.
6. 朱诗亮团队. Direct Experimental Verification of the Feynman Path Integral via Photon Propagator Measurement. Nature 子刊 (2026-08). 论文细节待 DOI 正式发表版确认.

声明：本文核心数据交叉核验自网易科技 2026-08-27 18:28 / 02:26 转载、华南师范大学官方新闻、以及 2023 年 Nature Photonics 论文。任何具体细节以 Nature 子刊 2026-08 正式发表版为准。