物理研究和體育競技一樣，都追求突破極限。如何突破由基本物理原理設下的極限，是研究者的重要目標。每一次“突破極限”，也通常反映了相關領域的重大突破。例如，超分辨光學成像突破了衍射極限，因而獲得2014年諾貝爾化學獎。

那麼，極限的邊界到底在哪裡？怎樣才能突破極限？

最近，清華大學劉永椿副教授（共同第一作者）、中國科學技術大學黃坤研究員（共同第一作者）、北京大學肖雲峰教授、美國華盛頓大學聖路易斯分校楊蘭教授（通訊作者）和新加坡國立大學仇成偉教授（通訊作者）在《國家科學評論》(National Science Review，NSR) 發表題為“What limits limits?”的觀點(Perspective)文章，對物理系統中常見的各種極限進行總結，並指出了“突破極限”的三種情況。

“突破極限”的三種情況

第一種情況是所突破的極限是技術性極限而非由物理學原理限制的基本極限，例如標準量子極限是用經典技術手段所能達到的極限，而利用量子技術（如引入壓縮態或糾纏態）則可以突破該極限。

這就像是在公路上有一堵本身就帶有漏洞的破牆，只要選擇合適的技術，就可以突破。

第二種情況是需要付出其他代價、犧牲其他效能才能突破極限，例如超分辨成像技術能夠突破衍射極限，但要以消耗大量時間為代價。

這就像是需要在收費站交費，才能通行。

第三種情況是透過改變極限存在的前提條件使得原極限不再適用，例如文獻上有一些關於突破海森堡極限、時間頻寬極限、超表面效率極限等方面的報道，在閱讀這類文獻時，需要仔細區分所研究的極限和原始極限是不是定義在同樣的前提條件下。

這就像是，擋住公路的牆本身寬度有限，人們雖然不能穿牆而過，但可以繞過這堵牆，繼續前進。

關於標準量子極限(a-b)、衍射極限(c-d)、海森堡極限(e-f)、時間頻寬極限(g-j)和超表面效率極限(k)的圖示和分析。

文章梳理和分析了光學和量子物理中的常見極限，包括標準量子極限、衍射極限、海森堡極限、時間頻寬極限和超表面效率極限（如上圖），澄清了一些認識上的誤區，有助於更準確地理解“突破極限”到底是怎樣實現的。

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa210/5898681