量子讲堂第十五期：量子隧穿是一种在宏观世界中无法理解量子效应，微观粒子与宏观物质真是截然不同
量子力学是一门研究微观世界粒子的物理学分支，它兴起于20世纪初，由爱因斯坦、玻尔、薛定谔、普朗克等多位物理学大师共同创建，不过这门小小的学科却对于经典物理学乃至整个经验世界观产生了根本性的冲击，于是诞生了那句名言：上帝到底掷不掷骰子？在20世纪量子力学蓬勃发展的黄金时代，甚至一些经典物理学家因为无法理解或者根本无法接受量子力学去选择逃避甚至自杀，其根本原因就是量子力学揭示的微观世界与人们熟悉的宏观世界截然不同，诸多的微观量子效应彻底颠覆了人们对于世界的认识，例如：微观粒子的不确定性、量子纠缠现象、量子隧穿现象等等，今天这篇文章就和大家聊一聊诸多量子效应其中的一种：量子隧穿
在宏观世界中无法理解的量子隧穿效应
量子隧穿，顾名思义，就是微观粒子发生了隧穿这种物理行为，大家可以在脑海中想象这样一个画面：我们前行的路被一座大山阻挡了，如果我们想要继续前行，那么可以采用这两种方法。
第一、我们可以选择翻越这种山，但这种方法需要我们拥有充沛的体力，而且翻越一座山还有增加一些我们前行的距离。
第二、如果我们可以使用工具的话，那么就可以在山的底部打造一个隧道，然后我们可以利用山底隧道去通过这座山。
好吧，以上两种方法看上去十分麻烦，那么我们可以做出这样一个假设：我们即没有力气去翻越这种山，我们也没有工具去打通山底的隧道，那么我们可不可以使用一个更加简单的手段，向前冲刺，然后直接穿越山体呢？
量子隧穿：微观粒子不可思议的行为
直接穿越山体？这种方法实在是太荒诞了，如果我们使用这种方法，不但无法翻越障碍，轻则被撞得鼻青脸肿，重则被撞得骨折，是的，这种方法在宏观世界是不可能行得通的，那么我们就将场景切换到另外一个世界：微观世界，我们把我们的身体缩小到一个微观粒子一般大，然后惊人的事情就会发生了。
当微观粒子的能量小于前方障碍的高度时，如果从经典力学的角度来说，微观粒子会被反弹回来，但微观粒子与宏观物质有一个最大的区别，即一切的微观粒子都具有波粒二象性，微观粒子是波动与粒子的矛盾混合体，拥有这种特性的微观粒子就可以直接穿越障碍，我们可以将微观粒子的这种行为通俗的理解成：量子隧穿，准确来说微观粒子的隧穿行为实质上是一种波动隧穿行为。
量子隧穿虽然不可思议，但也只是有概率的发生
微观粒子虽然可以在能量不足的情况在穿越前方的障碍，但这里要强调的是，微观粒子是有概率的可以穿越前方的障碍，但并非是一定会发生，微观粒子穿透障碍的几率可以由伽莫夫关系式计算得出，需要遵守海森堡提出的能量与时间不准确性原理，这里就不具体介绍了，还有另外一种情况是，如果微观粒子的能量大于障碍的高度时，那么微观粒子会跳过障碍，而不是翻过障碍。
量子隧穿在宏观世界中不可能实现
相信通过以上的讲解，大家对于量子隧穿一定有了一个清晰的概念，既然微观粒子是组成物质的最基本的单位，而无数的微观粒子构成了宏观世界的物质，两者属于包含与被包含的关系，那么在宏观世界中，根据微观粒子的隧穿效应，假设我们快速的冲向一面墙，是不是有一定的几率直接穿透墙体呢？
仅从理论上来说，的确存在着直接穿透墙体的可能性，尽管这种可能性微乎其微，可以选择忽略不计，但在现实生活中，我相信不会有人去做这个实验来验证那微乎其微可能性的发生，因为量子效应只能发生在微观世界的粒子身上，如果将量子效应应用到宏观世界当中的话（著名思想实验：薛定谔的猫就是这样诞生的），很多事情都会显得十分荒诞，量子效应在宏观世界可以直接选择忽略不计，因为在我们生活的宏观世界，经典力学与相对论目前仍然是不可动摇的真理。
