2016年，维也纳大学和洛克菲勒大学的科学家在《Nature Communications》发表了一篇研究论文，声称他们证明了人能够直接看到单个光子，但是量子光学界的一个大牛立马站出来说他们的研究数据并不能证明人能够直接看到单个光子。

这到底是怎么回事呢？人真的能够直接看到单个光子吗？要想回答这个问题，我们首先要搞懂如下两个问题：

（1）什么是光子？

（2）如何观测到单光子？

什么是光子？

通俗来讲，我们人眼看到的光都是由粒子组成的，组成光的粒子就叫着光子。与组成物质的原子、电子、夸克等微观粒子不同，光子没有静止质量，不能再分，光子是组成光最基本的粒子。

单个光子的能量非常小，可见光波段的单光子能量在10^(-19)焦耳量级，很多人可能对这个没有概念，举一个简单的例子来说，一个人如果能够看到单个光子，就相当于在全黑的情况下，在北京看到纽约一盏3W的节能灯，当然，有一个假设是光子会沿着地球表面走。

即便是伸手不见五指的黑夜，也会有光子，这就是红外观测仪在夜间也能看到物体的原因，所有的物体无时无刻都在发光。

如何观测到单光子？

既然单光子的能量这么弱，如何观测到单光子呢？

目前最常用的工具是单光子探测器，通常基于光电效应来探测光子，即一个光子照射到一种材料上可以激发出一个电子，单个电子组成的电信号是很难被观测到的，于是就需要对电信号进行放大；这个电子经过雪崩效应或者级联效应产生很多个电子，从而变成可以被观测到的电信号。

人眼观测到单光子也是类似的过程，通过位于人眼周围的一种对弱光非常敏感的细胞把光子转换为电信号，再通过神经元传递到大脑中枢，通过大脑中枢来解析人眼看到的信号。

如何证明人眼看到了单个光子？

早在1942年，就有人证明了人眼是可以看到5-7个光子的，2016年NC文章就是用量子光源来证明了人眼是可以看到单个光子的。

他们的具体思路就是通过一种非线性过程，同时产生两个相互关联的光子，通过单光子探测器探测其中的一个光子，可以知道在另一个方向也有一个光子，把这个光子入射到人眼中去，来探测人是否能够看到这个光子。

他们通过2000多次实验观测结果，以稍微超过50%正确的概率（51.6%，不确定度有1.0%）观测到了光子，于是他们就根据自己的实验结果宣称人类可以直接看到单光子。

来自量子光学界大牛的批评

2016年NC文章发表后，量子光学界的大牛，Paul G. Kwait专门写文章列出了三条理由说明人能够直接观测到单光子的结论是没有依据的，理由如下：

（1）文章内数据自相矛盾；

（2）统计方法不对；

（3）数据量不够。

MIT技术评论也专门写文章讨论了这件事情，不过最后的结论依然是公说公有理婆说婆有理，人类是否能够观测到单个光子仍然没有定论。

不过目前可以肯定的是，目前人类是能够直接观测到3个光子的，这是大牛Kwait组的实验结果。

这也是为什么在2016年NC文章出来以后，他们能够很快写出批评文章的原因，因为他们也在做类似的研究；不过也正因为他们也在做类似的研究，所以他们的批评意见是否客观就有一定的疑问了。

小结

对于人类是否能够直接观测到单个光子？目前仍然没有确切的结论。

关于这方面的研究仍然在继续，希望在不久的将来，我国的量子科学家能够在这方面做出贡献。