神秘的量子隧穿:一个人可以化作一道波穿越十几厘米的墙!穿墙术

《宝莲灯》中,有一个情节,沉香被江湖术士欺骗,用头使劲去撞墙,妄图学会传说中的穿墙术。我们现在都知道沉香很傻,人去撞墙,自然落得个头破血流。

神秘的量子隧穿:一个人可以化作一道波穿越十几厘米的墙!穿墙术

人无法穿过墙,哪怕是再薄的墙都不行,这是一个共识,因为从来没有人成功穿过墙,但是人穿过一堵墙真的是不可能发生的事吗?

量子隧穿

量子隧穿是量子力学里的一个专业术语,其实说的通俗点,就是量子层级的撞墙。一个量子面对一个位势垒,试图穿越它,可以类比为一个小球去撞一座山。经典力学认为,如果量子的能量无法超过位势垒的能量,则量子是无法穿越的。就如同拿小球去撞一座山,一个人去撞一堵墙,这是一个不可能事件

神秘的量子隧穿:一个人可以化作一道波穿越十几厘米的墙!穿墙术

但是在量子力学这个领域,经典力学显然是不可靠的。量子隧穿就是指量子能够概率性地穿过位势垒,尽管位势垒的能量比量子高,它还是有概率穿过去。就好像在墙上打了一个隧道,然后量子从隧道穿了过去。这个是什么原理呢?

神秘的量子隧穿:一个人可以化作一道波穿越十几厘米的墙!穿墙术

我们在之前的文章中写过了共轭量,其中量子的动量和位置是一对,而在这个隧穿中,时间和能量也是一对共轭量。它们都符合海森堡的

不确定性原理

这就意味着当时间十分小的时候,能量会有巨大的起伏,从而在某些时候能够获得巨大的能量,从而大于位势垒的能量阈值,实现穿越。

人去使劲撞墙,其实有一定概率穿过去

量子隧穿告诉我们,在量子这个大小的层面,它是有概率穿过“墙”的,那么在宏观角度上,人撞墙有没有可能穿过去呢?我们知道世间万物都是由粒子组成的,包括人,而墙就是宏观上的位势垒,所以从本质上讲,人体是有可能穿过墙的!这个概率并非等于零!

神秘的量子隧穿:一个人可以化作一道波穿越十几厘米的墙!穿墙术

但是这个概率实在是太小太小了,我们可以大致估算一下,假如一个原子穿过墙的概率是百万分之一,那么一个人大概有10的27次方个原子,也就是说,人体的每一个原子刚好都穿过墙的概率为:0.00000...01(小数点后大概有160个零 ),而墙越厚,零的个数还会指数型增加!

有人大致算过,这个概率大概相当于从宇宙形成到现在,你每天中一次五百万,一直中到现在的概率!所以说这个概率实在是太小了,导致每一个撞墙的人最后都以失败告终。但是不要气馁,因为多世界平行宇宙理论告诉我们,无论多小的概率,在平行宇宙中都一定会发生!可能性虽然小,但是万一就穿过去了呢?

神秘的量子隧穿:一个人可以化作一道波穿越十几厘米的墙!穿墙术

最后劝大家不要去撞墙,毕竟这个概率已经令人发指了,你喝一口水噎死的概率比这个高太多太多了。


分享到:


相關文章: