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量子隧穿效应被发现,人类可能实现穿墙术,物理学家感到头疼

量子隧穿效应被发现,人类可能实现穿墙术,物理学家感到头疼
2020年09月08日 23:55 新浪网 作者 尖端1号

  通常在影视作品中,我们都能看到拥有超能力的人能够穿墙而过,但现实情况是,如果我们走在前面,突然出现了一堵墙,或者出现了一座山,那么我们要么爬墙,要么爬山,要么绕路,想直接穿墙,是完全不可能的事情。但是,如果从物理学的角度来分析,科学家们通过最近观察到的量子隧穿现象,将来还是可以让科幻小说照进现实的。

  

  事实上,量子隧穿现象对物理学家而言,并非新鲜事,早在20世纪20年代,就有一位物理学家在研究分子光谱时,发现了一个偶对称的量子和一个奇对称的量子之间的量子,一旦出现这种量子叠加,就会产生很强的非定常波包,这种现象在当时被称为“双阱位势”。简单地说,就是量子叠加后所产生的能量能跨越中间的障碍,也能反反复复地上演这种现象。但由于当时技术的不成熟,许多问题仍未得到解决。

  

  很快,著名的物理学家伽莫夫发表了一篇关于量子隧穿现象的论文,他认为所有这些都与粒子有关,粒子能在脱离原子核的束缚之后,穿过原子核,伽莫夫通过大量的实验证实了量子隧穿现象,并根据薛定谔方程推导出了著名的盖革-努塔尔定律。后代科学家以伽莫夫为基础,不断通过实验分析,逐渐完善了量子隧穿的概念,并由此多位物理学家因此获得了诺贝尔物理学奖。

  

  因此,对人类来说,研究量子隧穿又有什么意义?一个最直观的概念就是,即使是普通人,也能轻松掌握“穿墙术”。例如,我们都知道物体撞墙,一般都会在力的作用下发生反弹,但是,如果我们用科技手段,把物体缩小到基本粒子的大小,那么,整个世界对于这个物体,就不再有任何阻碍了,只要它想要,它可以随心所欲地穿过任何地方。

  

  所以,当未来人类能实现体内所有原子、电子等物质同时发生隧道效应时,我们就能轻松地穿墙而过。另外,有些人认为,当人类成功实现量子隧穿后,我们就可以在宇宙中自由活动了。并且,由于不再受到任何阻碍,人类的速度可以超越光速,尽管根据爱因斯坦的《相对论》,宇宙中不存在超光速,因此,量子隧穿可能无法将人类带到更远的地方。

  

  其中一个很重要的原因是,我们没办法在量子的世界中寻找到规律,并且很多实验也是通过概率得来的,例如人类将来能通过量子隧道来掌握穿墙的技能,那没他们必须在墙壁前进行无数次试验,直到某个特定的成功。

  

  所以物理学家研究量子隧穿现象的意义何在呢?对物理学家而言,通过实验证明量子隧穿的过程是即时的,没有任何延迟,对量子计算机领域而言,这无疑是一个巨大的利好消息,科学家通过这个消息,可以完美地解决各种量子计算机中出现的问题。

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