难以置信的量子穿越（上）

一些写作，第52篇

什么是量子隧穿

对于一个完全自由的粒子来说，它出现在空间各个位置的概率应该都是一样的。

而当这个粒子周围的势能高于它自身的能量时，这就相当于在它前面竖了一堵墙，粒子原本的活动就会被限制住。

因为物质的总能量等于动能加势能，粒子如果从一点运动到另一点，它肯定具有动能，也就是总能量减势能肯定是大于0的。

因此在物质世界中，一个粒子永远不可能出现在墙的另一边。但在量子世界中，薛定谔方程的解预示着这个粒子出现在墙另一侧的概率虽然不大，但是并不是0。

对于这种完全违背常识的解，通常情况下人们会认为它是没有意义的，而将其舍掉。

后来真正意识到我们不应该将这个解舍掉的，是后来大爆炸模型的创立者乔治·伽莫夫。

伽莫夫师从著名宇宙学家弗里德曼，在1928年的时候曾到哥廷根大学和波恩一起工作，在那里他对原子核的衰变问题产生了兴趣。

卢瑟福曾用α粒子轰击金箔的实验，成功验证了自己的原子模型，高能量的α粒子其实就是原子核里跑出来的氦4核，这是一种核裂变过程。

但是在经典力学里，粒子应该被牢牢的束缚在原子核内，因为原子核中的质子和中子，它们是被4种基本力中最强的强力紧紧束缚在一起的。

这里的势垒也就是挡在它前面的势能，那堵墙要比α粒子的动能高得多，所以理论上这种α衰变现象根本不可能发生。

这时伽莫夫想到了薛定谔方程的穿墙解，也就是α粒子可以概率性的出现在空间任何位置，包括原子核外。

于是伽莫夫经过一番计算，发现计算结果正好符合衰变的概率，这个现象被称为量子隧穿。

根据目前的理论和实验这个速度甚至会超过光速，不过和同样超光速的量子纠缠一样，这个过程中不存在有效的信息传递，因此并不违背狭义相对论。