量子隧穿效应没有超光速

量子隧穿效应有一个错误的解读，即超光速。很多文章将隧穿效应视为一种超光速的运动，甚至去计算它的发生过程时间，从而得出量子隧穿效应违反相对论，这是错误的。因为在量子力学里的速度和相对论里的速度的概念是不一样。

自由量子可以出现在空间的任何地方，但不能"计算"其中间位移速度。

其实根本不用考虑隧穿，量子力学告诉我们：量子的位置本身就是随机的概率的分布于全宇宙的。

量子波是概率波，自由粒子的平面波函数，概率是全空间分布的，A时刻在A点测到，B时刻可能在相距很远的B点测到，这样理解是没有问题的，但在B点观察到，不代表粒子的速度就是B时刻与A时刻的时间差内A点与B点的距离所产生的位移速度。实际上，每一次测量到一个电子，你会发现它的速度是不会超过光速的，但是两次测量之间的距离，真的可能相隔很远，就算是以光速运动都来不及。

在量子力学中A时刻在A点测量到粒子，这个粒子在B时刻在B点再次被测量到，这中间，不能认为该粒子是从A时刻A点运动到B时刻B点，这种经典的运动概念，在量子力学中是不存在的。

在量子力学看来，两次测量中间的状态，不可知，不能去做运动的假设。量子力学只谈每次测量到的数据，不谈两次测量中间发生了什么，不可知，也不去做运动速度轨迹等的假设。也就是量子力学否定决定论，只具有概率性，这也是爱因斯坦所反对的：经典物理的决定论，在量子力学中失效了，因为中间状态不可知。

回到量子隧穿效应，电子不能理解为经典的“走过势垒隧道”，而应理解为闪现（或观察到出现）到了势垒的另一侧。或者理解为全空间的波函数中本来就包括这个位置的概率，而不能理解为概率波函数“扩散”到了这个位置。

也就是说到底在势垒中发生了什么，因为无法观测到，所以这个中间过程的经典速度无从谈起。

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量子隧穿效应（Quantum tunneling effect）指的是，像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为，尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。现在一个物理学家团队已经测量了该过程需要多长时间。

虽然听起来像是科幻小说，但量子隧穿是一种记录良好的现象，发生在电子显微镜和晶体管等日常用品中。众所周知，像电子这样的基本粒子也会定期从其原子中“隧穿”，这是放射性衰变背后的关键驱动因素。

但围绕这一现象的一个持续的谜团是粒子通过障碍物进行量子隧穿需要多长时间 - 或者它是否需要任何时间。一些科学家认为它是瞬间发生的，但这意味着它的行进速度比光速快，可能违反了因果关系原则。

为了测量量子隧穿的时间，格里菲斯大学和澳大利亚国立大学的研究人员用强激光轰击氢原子，每秒发射1000个光脉冲。他们的想法是，这为电子从原子中逃逸创造了合适的条件，使团队能够精确测量量子隧穿所需的时间。

结果证明量子隧道效应似乎是瞬间的 - 或者至少是如此迅速地发生，它基本上是瞬间完成的。根据研究人员的说法，它需要不到1.8阿秒。

该研究的共同主要作者Robert Sang表示：“有一个定义明确的点，在那里我们可以开始这种相互作用，并且我们知道电子应该在何时瞬间产生。因此，我们知道通过障碍需要花费很长时间才能完成任何不同的事情。这就是我们如何衡量需要多长时间。它与实验不确定性中的理论一致，与瞬时隧穿效应一致。”

有趣的是，这与之前测量更长隧穿时间的研究形成对比。2017年，马克斯-普朗克研究所的研究人员发现量子隧穿效应需要180阿秒，但新研究背后的团队表示，像这样的早期实验过于复杂，容易出错。

“其他地方的先前测试使用了更复杂的原子，包含几个或多个电子，”该研究的共同主要作者Igor Litvinyuk表示。“为了解释不同电子之间的相互作用，他们使用了不同的近似模型。在这些模型中他们提取了时间。我们的模型没有使用近似值，因为我们不必担心电子 - 电子相互作用。而且，其中一个实验他们测量了两种原子之间的相对时间延迟，而不是单个原子的时间延迟。”