根據(jù)量子隧穿效應，有人總想穿越墻壁，成功的概率有多大？

本文基于回答網(wǎng)友問題：根據(jù)量子力學理論，一個人撞墻，有多大概率能穿過去？

我可以很負責很干脆地告訴你：零概率。

量子力學描述的現(xiàn)象只發(fā)生在量子領域

所謂量子領域就是微觀領域，量子力學理論只在描述微觀粒子世界的現(xiàn)象時有效，這些現(xiàn)象在宏觀世界不存在。

這個微觀有多小呢，主要在亞原子層面，就是比原子還小的層面。一根繡花針的針尖直徑約10μm（微米），也就是約0.000001cm^2，這似乎已經(jīng)很小了，但對于量子來說，還是巨大無比的宏觀物質(zhì)。原子直徑約10^-12cm，視面積約10^-24cm，這樣，就可以在一個針尖上排列100億億個原子。

而亞原子則比原子小多了，也就是中子、質(zhì)子、電子等，這些亞原子直徑都在10^-17cm以下，因此一個針尖上就可以排列10000億億億個。量子隧穿效應主要發(fā)生在這種人類無法看見的亞原子或原子層面，最大也只能在某些分子（如水分子）層面，到針尖這么大就完全不可能了，更別說達到人這種級別的宏觀現(xiàn)象了。

所以奉勸有這種幻想的人，別去嘗試。因為你撞多少次都會碰得頭破血流，撞得越重死得越快，除非這堵墻是豆腐做的。

量子遂穿效應是怎么回事

引起許多人幻想能夠穿越墻壁，從而可以做許多隨心所欲事情的理論，是一些人對量子力學量子隧穿效應理論的錯誤理解。

所謂量子隧穿效應，是指像電子這樣的微觀粒子能夠穿入或穿越位勢壘的量子行為。位勢壘是一個復雜的概念，要說清楚就要涉及一系列函數(shù)方程等許多知識（下圖只是一點點），這里就不討論了。

通俗地說，量子隧穿效應就是微觀粒子可以跳過看似不可能逾越的高墻，這堵墻就是原本不可以突破的位勢壘。在經(jīng)典力學，也就是我們宏觀世界這本來是不可能的事情，但在量子世界，這個粒子就有越過這堵高墻的概率。注意，這里也只是概率，并非絕對。

所謂位勢壘，并不是真正的墻或隔斷之類的可見物質(zhì)，而是能量。就如原子里的粒子會被原子核的能量束縛，邏輯上必須有超強能量才能夠跳出原子核能量位勢。因此，按照經(jīng)典力學理解，這些粒子是逃不脫原子核位勢的。

但α衰變過程，α粒子從原子核中射出，并不需要大于原子核位勢的能量。這種現(xiàn)象只能用量子力學的不確定性原理和波函數(shù)來解釋。

這個理論建立后，科學界更好地揭示了恒星內(nèi)部的核聚變、放射性衰變、天體化學、量子生物學里的一些現(xiàn)象，促進了科學研究的深入。科學家們還根據(jù)量子隧穿效應理論，研制出了掃描隧道顯微鏡，兩位發(fā)明者格爾德·賓寧和海因里?！ち_雷爾，以及電子顯微鏡發(fā)明者恩斯特·魯斯卡共同分享了1986年諾貝爾物理學獎。

量子世界有許多奇異現(xiàn)象都只能發(fā)生在微觀層面

量子理論里最著名的理論有不確定性原理和波函數(shù)坍塌。

不確定性原理又叫測不準定律，是海森堡于1927年提出。這個理論的核心內(nèi)容，就是人們不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度，因為粒子位置不確定性必然大于或等于普朗克常數(shù)除以4π，公式為ΔxΔp≥h/4π。

這個理論表明微觀世界的粒子行為與宏觀世界物質(zhì)運動完全不一樣。在我們宏觀世界，對于汽車、飛機，甚至宇宙飛船，都能夠同時知道它的位置和速度，因此用經(jīng)典物理學就很難理解。

波函數(shù)塌縮是指某些量子力學體系內(nèi)部與外界發(fā)生作用后，波函數(shù)會發(fā)生改變，變?yōu)槠渲幸粋€本征態(tài)，或若干個具有相同本征值的本征態(tài)線性組合現(xiàn)象。這句話怎么理解呢？其實這也是量子測不準原理的一個延伸，就是說量子測量會改變量子行為，由波狀態(tài)轉(zhuǎn)為粒子態(tài)，而且觀測結(jié)果具有不確定性。

對量子力學里面的一些奇異現(xiàn)象，不要說吃瓜群眾不理解，就連量子力學開山鼻祖之一的愛因斯坦和創(chuàng)立量子力學波動方程（薛定諤方程）的薛定諤也很迷惑，曾經(jīng)在上世紀與哥本哈根派（其理論被稱為哥本哈根詮釋，后來被確認為正統(tǒng)量子力學理論）進行了半個世紀的論戰(zhàn)，最終敗下陣來。

其中最著名的一個例子就是思維實驗“薛定諤的貓”

這只可憐的“貓”是薛定諤憑空創(chuàng)造出來的，他的構(gòu)想是：在一個密閉的盒子里，有一只貓，這只貓隨時處于危險中，因為在盒子里放有一瓶毒氣，毒氣瓶上有一個足以砸碎瓶子的鐵錘，這個鐵錘受放射性元素衰變控制，誰也不知道這個元素什么時候衰變。

這只貓有兩個結(jié)果：其一，只要元素發(fā)生衰變，這個鐵錘就會落下，被打碎瓶子里的毒氣溢出，貓必死無疑；其二，元素沒有發(fā)生衰變，這只貓一直活著。

問題是：這只貓到底是死了還是活著呢？

根據(jù)經(jīng)典力學的理論，這只貓的結(jié)果有兩種，而且很明確，即不是死了，就是活著。但由于盒子密閉著，外面的人在沒打開盒子前，誰也不知道貓的死活，只有打開盒子，才確切知道這只貓是死了還是活著，兩者必有其一。

但量子力學根據(jù)不確定性原理和波函數(shù)坍塌理論，認為這只貓在沒有打開盒子前，一直是處于又死又活的疊加態(tài)，不存在死了或活著的一種狀態(tài)。只有在打開盒子那一剎那，觀測使波函數(shù)坍縮，這只貓就從波的疊加態(tài)塌縮成本征態(tài)，也就是或者死了，或者活著。

兩者的爭議的焦點是：經(jīng)典力學認為，在盒子沒有打開前，這只貓已經(jīng)死了或者活著，打開了盒子才能夠知道結(jié)果；量子力學卻認為，既知道打開盒子前，也知道打開盒子后的狀態(tài)，貓的死活是在打開盒子那一剎那決定的，在沒有打開盒子前，貓?zhí)幱谟炙烙只畹寞B加態(tài)。

好，我們現(xiàn)在按照平時吃喝拉撒的宏觀常識，支持哪種說法呢？當然是經(jīng)典力學的方法了，量子力學的說法不是神經(jīng)病說胡話嗎？好，祝賀你，你的想法與愛因斯坦和薛定諤這些大師級科學家如出一轍。

薛定諤弄這個思想實驗，就是想諷刺量子力學那些支持詭異現(xiàn)象的理論。但后來的事實證明，在量子世界那只貓真的就是這樣，沒打開盒子前又死又活的魔幻瀟灑著，這些詭異現(xiàn)象在量子世界就是真實存在。

裁判這次爭論對錯的是著名的貝爾不等式實驗，這個實驗證實了哥本哈根詮釋的可靠性，而且得到了科學界的普遍承認，由此哥本哈根詮釋成為量子力學的正宗理論。（有關貝爾不等式，過去已經(jīng)說過，今天就不扯了）

量子力學理論和愛因斯坦相對論相結(jié)合，才能夠更精準地認識我們這個世界，這已經(jīng)成為今天科學界的共識?，F(xiàn)在，量子力學理論正在各個科學研究領域和技術應用領域發(fā)揮著重要作用，推動人類文明向更高層次發(fā)展。

量子力學理論解釋了量子世界許多詭異現(xiàn)象，薛定諤的貓是這樣，量子隧穿效應也是這樣，還有量子糾纏、退相干等等詭異現(xiàn)象也是如此，但這些都只是發(fā)生在量子層面的現(xiàn)象，不能用宏觀現(xiàn)實世界的邏輯去驗證。

過去愛因斯坦和薛定諤等科學家們與哥本哈根派的論戰(zhàn)，是那個時代的科學之爭，現(xiàn)在這些理論已經(jīng)成為常識，還要去牽強附會，甚至與神鬼玄說勾連起來，就是愚昧了。你說呢？歡迎討論，感謝閱讀。

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