人能够穿透一堵墙吗?有可能!这背后是什么量子力学原理?
量子力学是当代物理的两大支柱之一,另外一个是相对论。
量子力学有很多神奇的性质,到今天人们还是没有理解。
今天就给大家介绍量子力学中的一个重要概念叫做“隧穿效应”。
“隧穿效应”完全颠覆了我们的传统认知,这和我们经典意义上理解完全不同。
首先讲一下日常生活中的一种物理情况。
比如说有一座小土坡,还有一个小球。
如果我们把小球贴着地面扔出去,力量足够大的话,小球的初速度就会非常快,小球就可能滚过这个山坡。
如果扔小球的力量很小,小球的初速度就不够,小球可能就爬到半山腰,然后就会返回来,无法越过小土坡。
小球在爬坡的过程中,需要把自身的动能转化为重力势能。
也就是说,如果动能不够,小球没办法越过小土坡。
只有动能高于小球在土坡顶部的势能,小球才能越过小土坡。
在量子力学里面,我们把这个小土坡叫做势垒,意思就是势能的壁垒。
所以要想越过这个壁垒,刚开始的能量必须要足够大。
自然而然的想,微观领域应该也是一样的情况。
如果一个微观粒子要越过某一个壁垒,那么它必须具备足够的动能。如果粒子的动能比较小,那么这个粒子就不可以越过某个势垒。
但是…!
量子力学再一次不按套路出牌!
在量子力学中,这个粒子即使能量不够,哪怕能量非常小,非常微弱,他也有可能越过这个势垒。
而且无论自身能量多低,粒子都有可能穿过某个势垒。
当然这是有一定概率的,势垒越高,穿过去的概率越低。
这就有点匪夷所思,一个小球它的初速度很慢,他怎么能越过山坡,到达山的另一面呢?
但是在量子力学领域,微观粒子就是可以。
仿佛小球在那个山坡底部挖了一个隧道,它不是从山坡顶部,而是从底部的隧道穿过去。
所以叫做“量子隧穿效应”。
再回到宏观领域,如果我们跑起来,撞向一面墙,肯定会撞的鼻青脸肿,不可能穿过这个墙的。
其原因就在于墙的分子原子紧密的结合在一起,形成一个势垒。而我们人体的分子原子能量不够,没办法穿过这个势垒。
所以不存在穿墙术。
但是根据量子力学的理论,人是有可能穿过这面墙的,只不过概率非常低而已。
本来单个粒子穿过势垒的概率就非常低,我们人体又是由无数个粒子构成的。把所有粒子穿过的概率相乘,所以这个概率就低的令人发指,以至于在现实生活中几乎不可能发生。
但是确实是有一定概率的!
说到这里有人就会问了,那这个“隧穿效应”是怎么来的,他对吗?
“隧穿效应”可以通过薛定谔方程直接计算出来,可以通过理论计算的方式严格求出这个概率,理论上没有问题。
而且现在实验也已经验证了,实验上也没有问题。
所以隧穿效应是对的,没有问题。
量子力学匪夷所思的地方还有很多,比如量子纠缠、叠加态、不确定性原理,当年把爱因斯坦都整懵了。
爱因斯坦也被整懵了
量子力学诞生100年了,但是很多东西人类至今没有搞明白。
愚蠢的人类呀。