梦想，与拦路的难题
玻色和爱因斯坦在上世纪二十年代预言了凝聚，超流氦也让人瞥见过它一眼。但氦是一种稠密、推搡不止的液体，原子永远在彼此磕碰，于是当初预言中那个干净、纯粹的凝聚体，便一半藏在了这片拥挤的背后。物理学家梦想着一个更利落的版本：一团稀薄的气体，原子彼此离得老远、几乎不发生相互作用，却凝聚成一道你能给它拍照的波。
拦路的难题是温度。一团稀薄的气体，得被冷却到远远低于任何普通制冷机所能企及的程度——比液氦更冷，比深空更冷——而且还不能让它先冻结到容器的内壁上去。整整七十年，没人能做到。突破，来自一件着实出人意料的工具：光。
用光束给原子降温
光——我们总把它跟温暖联系在一起——竟能让东西变冷，这感觉很矛盾。诀窍系于一个小小的事实：光带着一丁点儿推力。每一个光的粒子，也就是光子，都会顺着自己行进的方向，给它撞上的东西一记轻推。一个光子几乎什么也做不了，可上万亿个光子，瞄得仔细了，加起来就是一股实打实的力。
现在，用激光束把一团原子从上、下，以及四面共六个方向朝里包围起来。极其精细地调校这些激光，让原子无论*迎着*哪一束光运动，都会感到那束光更强的一记推搡。原子不管想往哪个方向窜，总有一束光在那儿把它顶回来。原子发现自己像是在浓稠的糖浆里跋涉，朝每一个方向同时慢了下来。而给原子减速，*就是*给气体降温。
这套漂亮的技术叫做[[laser-cooling|激光冷却]]，物理学家亲昵地把那些交叉的光束叫做“光学糖浆”，因为原子看上去就像在里头慢慢爬。靠它，一团气体能被冷却到比绝对零度只高出不到千分之一度——远比液氦所能达到的更冷——同时它还悬浮在真空腔正中央，无人触碰，从不沾壁。
最后一程：放最热的原子逃走
令人吃惊的是，单靠激光冷却，还不够冷。温度上最后那一千倍的下降，要用上第二个诀窍，而这个诀窍你早已从日常生活里懂得：它和一杯咖啡变凉，是完全一样的道理。
- 首先，把这些冷原子兜在一只由磁场织成的隐形碗里——这是一个能攥住原子、却没有任何器壁碰到它们的陷阱。
- 在任何一团云里，总有少数原子比其余的更热（更快），就好比咖啡里总有少数分子，正是会作为蒸汽飞走的那些。
- 轻轻把磁碗的边缘降低，让唯有跑得最快的那些原子才能爬出去、逃掉——就像放最热的那股蒸汽离开杯子。
- 留下来的，都是最慢、最冷的原子。让它们重新安定下来，再把碗沿降低一点，如此反复——每一轮过后，留下的云更小，却也更冷。
这就是*蒸发冷却*，跟吹凉热汤、或大热天出汗能让人凉快是同一个道理：放最有劲的那些成员逃跑，剩下那些的平均能量——也就是温度——就降了下来。一轮接一轮，幸存的云沉降到比绝对零度只高出不到百万分之一度。激光冷却加上蒸发冷却，合在一起，就是制备[[ultracold-atoms|超冷原子]]的手艺——这是任何地方曾经存在过的最冷之物。
1995年：那道波现身了
1995年，科罗拉多和麻省理工的两个研究组，让一团团铷原子和钠原子——两者都是[[boson|玻色子]]——闯过的，正是这一道激光冷却加蒸发冷却的关卡。当温度越过那个临界刻度，原子做出的，正是玻色和爱因斯坦七十年前所预言的事：它们中很大的一部分，一齐栽进了那个唯一的、能量最低的状态里。
他们造出了一个[[bose-einstein-condensate|玻色-爱因斯坦凝聚体]]——那个被人梦想了一辈子的、纯粹而稀薄的版本。在他们的照片里，凝聚的那一刻清晰得不容错认：温暖的气体显现为一片宽阔、模糊的晕斑，可一到临界温度，一道尖锐、稠密的尖峰就从它正中央迸了出来。那道尖峰就是凝聚体——数以百万计的原子，不再像一粒粒分立的微尘那样行事，而是化作了一道共享的波，把前几篇向导里讲的那种[[macroscopic-quantum-coherence|宏观量子相干]]，明明白白地拍在了相机上。2001年的诺贝尔物理学奖，表彰了这项成就。
warm gas → ▁▂▃▄▅▄▃▂▁ broad, fuzzy: atoms spread over many states cool ↓ at T_c → ▁▂▃█▇█▃▂▁ a sharp spike erupts: the condensate is born colder ↓ deep cold → ▁▁▁█████▁▁ almost all atoms in one shared wave
它为什么重要，又打开了什么
为什么要为这么一抹淡淡的原子晕斑，付出如此英勇的努力？因为气态的凝聚体，是人类造出过的最干净的量子实验室。在稠密的氦里，原子永远在彼此拥挤，把物理搅得浑浊不清；而在稀薄的气体里，原子彼此离得那么远，你几乎可以毫无遮挡地观看那纯粹的量子行为——而且，了不起的是，你还能伸手进去，几乎随心所欲地调它。
研究者们能用光把这些凝聚体托住，搅动它们以制造量子化涡旋，把一道波劈成两半再合回去，甚至把原子排进由光织成的、整整齐齐的人造晶体里。正因为凝聚体是一种货真价实的[[superfluid|超流体]]，它流动时毫无摩擦；又因为它身上的一切都可调，物理学家如今便拿超冷原子云当替身，去模拟和研究那些更棘手的难题——从中子星的内部，到无人能完全看懂的种种古怪材料。