光速限制,是愛因斯坦狹義相對論的核心思想。但是,在量子世界,超光速現(xiàn)象幾乎隨處可見,讓人覺得如此不可思議。
經(jīng)過一百多年的發(fā)展,量子力學(xué)其實早就走入了你我生活,但至今沒有人能完全讀懂量子力學(xué),因為它實在太詭異了。
量子力學(xué)的核心思想就是不確定性,我們只能用概率去描述微觀粒子的狀態(tài),也就是所謂的“波函數(shù)”。
同時,物理學(xué)家德布羅意提出了物質(zhì)波的概念,認為任何物體都有波長,都可以被描述成某種波包,波長的大小決定著一個物體的位置確定程度。
波長越大,位置就越不確定,波長越小位置就越確定。
不僅僅微觀粒子有波長,宏觀物體同樣有,只不過由于宏觀物體質(zhì)量很大,現(xiàn)實世界很難體現(xiàn)出波的特性,只有粒子性。比如說此刻的你坐在沙發(fā)上讀這篇文章,但理論上講,你也有可能在月球上,或者其他任何地方,只是這種概率趨于無限小罷了。
而如果我想看看你到底在哪里時,你的狀態(tài)就發(fā)生了坍縮,也就是波函數(shù)坍縮,從不確定性坍縮為確定狀態(tài)。
量子力學(xué)中的不確定性還體現(xiàn)在了另外一個詭異現(xiàn)象:量子隧穿效應(yīng)。
可以這樣通俗地理解量子隧穿效應(yīng)。假設(shè)以你個人能力,最多只能翻越2米高的墻,這意味著在面對5米高的墻時,無論如何你都翻越不過去。
但如果你在量子世界,情況就不一樣了。你有一定幾率通過“賒借”能量的方式瞬間穿越5米高的墻,然后歸還能量。只要整個過程時間足夠短,就可以發(fā)生。
這就是量子世界里的量子隧穿效應(yīng)。事實上,恒星之所以能發(fā)生核聚變,一個重要原因就是有量子隧穿效應(yīng)的存在。單憑恒星核心的溫度和壓力其實遠遠達不到核聚變的條件,而正是由于在量子世界存在量子隧穿效應(yīng),某些微觀粒子總能跨越“障礙”進行核聚變,雖然幾率很小,但恒星內(nèi)部微觀粒子數(shù)量極其龐大,產(chǎn)生核聚變的粒子總數(shù)也是很可觀的。
某種意義上講,如果沒有量子隧穿效應(yīng)存在,恒星就不會發(fā)生核聚變,生命也就不可能誕生,當(dāng)然也不會有我們?nèi)祟悾?/p>
量子隧穿效應(yīng)的速度到底有多快呢?
理論分析,量子隧穿效應(yīng)是瞬間完成的,不需要瞬間,這就意味著整個過程是超光速完成的。如果把整個過程不斷放大,是不是意味著我們可以擁有瞬移或者時空穿越的超能力呢?
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