量子穿隧 德布罗意波长 超光速移动可穿越任何物体

伤我心太深

　　在神奇的物体界：有量子穿隧、德布罗意波长等神奇的现象。让你疯狂的现实存在，那里物体可穿越障碍完成瞬移(超光速移动)
　　如果我们具有分身技术肯定会感觉很棒，事实上量子力学就能让你分身，至少在某种程度上可以。

　　量子力学是个奇妙又古怪的理论，它主要的教条之一就是：物体的某些特性在本质上具有不确定性，这些特性没有一个精确的值，必须要以各种可能状态的几率分布来描述。当外人观察的时候，每个状态有特定的几率会成真。说白了，一个量子物体跟外界接触之前每个可能的状态都真实存在，不过出现的概率不一定一样，物体的每个量子性质都分别有一个几率分布，概率如何分布以及如何随时间演化是由物体的波函数主导。当物体从模糊的几率空间退化成一个可测量的特定数值，就是所谓波函数的“崩塌”!


　　那么，物体位置的不确定性会带来什么影响呢?这是量子理论早期的发现之一。德布罗意，一个法国数学物理学家，他发现所有物质其实都是一种物质波，它是一种描述每个位置上出现几率有多少的封闭波包，这团波有个波长，这个“德布罗意波长”可以决定物体的位置有多确定，波长很长，表示位置具有很高的不确定性，波长很短则表示物体位置很明确，这些适用于次原子粒子，甚至也适用于一切事物!


　　举个例子，此刻的你在家里看电视，但你也有可能在其他地方，比如说有微乎其微的几率在月球上。当别人观察你时，就会让你的波函数崩塌，你就会在预期的地方出现。
　　一个物体的德布罗意波长取决于他的动量，也就是质量乘上速度，动量大则波长小。事实上，波长就等于微小的普朗克常数除以动量，人类是由好几十公斤，不断热运动的分子组成，我们的德布罗意波长比普朗克长度还小了几个数量级，我们的存在遍布整个宇宙，但效果微乎其微，我们的位置几乎是完全确定的。




　　但是如果是非常小的东西呢?比如说聚集成堆的两个质子和中子，也就是所谓的alpha粒子，单一一颗就是氢原子核，但是他们也能组成更重的原子核，在那里，强核力把alpha粒子禁锢在原子核中。我们可以把alpha粒子想象成一颗球，被困在两个陡峭的位能障壁之中，它可以在中间游动，但是它没有办法越过边缘，除非它有够大的动能。

　　但是量子物体一点都不像小球，它们并没有一个明确的位置。当一个alpha粒子接近原子核的能量障壁，它的物质波包被反射回来，这个波描述的是这个粒子可能位置的范围，但是这个几率分布并不会突然在能量障壁消失，它会急速下跌，呈现幂次下降，同时穿过能量障壁。

　　但是它并不会变成0，在强核力的控制之外原子核外面延伸出一点点的几率。这意味着有微小的可能，粒子不会从障壁上反弹，而会在最后一刻出现在障壁外的几率分布上。这种情况看起来就好像从原子核中瞬间移动出来。



　　这个过程叫做“量子穿隧”。如果是alpha粒子逃离原子核的话，就是放射衰变的重要机制之一。量子穿隧也能反向进行，质子，中子或电子能够穿隧到原子核中，这表现在各种核融合或离子捕捉的现象上。




　　其实，如果没有量子穿隧效应的话，恒星便无法将氢原子融合成更重的原子核。很多电子产品也依赖量子穿隧的机制，比如电晶体。
　　但是alpha粒子穿越障壁的速度有多快呢?就科学家们所知，它是瞬间的，这意味着超光速移动，这感觉上大有问题，似乎违背了爱因斯坦相对论，但已经有科学家用实验证实了这一点!这意味着什么?只要用在人类身上，那我们就能瞬间移动了!



　　只有在量子世界的深处才能找到这种违反相对论的现象，一个粒子出现在德布罗意波长的任何一处，这种在位置上的不确定性，让穿隧变成可能。但是就算不放障壁，这种位置上的不确定性也会造成光子瞬间传送，因为它的物质波中本来就含有这部分的可能，只不过加上障壁后，只不过是在为那段波重新塑形，只让较前面的那部分的几率波通过，这看起来就会好像光速加快了，但是只有在德布罗意波长的范围之内才会如此!

Alisa112

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