量子之道
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1.5 微观粒子就像精通“穿墙术”的崂山道士

熟悉《聊斋》或者看过动画片《崂山道士》的读者应该会对里面崂山道士的故事颇有印象,道士只要一作法,就能一边念着咒语,一边从墙中穿过去,很是神奇。它仅仅是个神话故事吗?

日常生活中,如果我们把一个小球扔向一堵坚固的墙壁,那么它肯定会撞上墙壁,然后反弹回来。在经典物理学中,一个强度足够的屏障会把其他物体阻挡住,防止其从中穿过。但是在量子的世界里,事情将会变得很不一样。如果把小球换成微观粒子,把坚固的墙壁换成势垒,那么,总会有一部分微观粒子以一定概率像崂山道士一样瞬间穿越不可浸透的障碍物(见图1.8),听起来很不靠谱?这就是著名的量子隧穿效应。这就相当于,你正在家中坐着,隔壁的邻居突然穿墙而过来到了你家里。量子隧穿效应经过实验反复验证是正确的,根据这一效应制造了隧道二极管,广泛应用于计算机。

图1.8 总有部分粒子以一定概率穿过势垒(墙)