从聊斋志异到量子隧穿
2021-06-23王一
人民周刊 2021年9期
王一
量子力学本身是一个物理理论,但它又高于一个具体的理论,它是一个理论框架,所有的物理理论都可以融入这个框架中——目前除了广义相对论以外。量子力学量力而学,我们今天只对量子力学中一些有意思的现象“浅尝辄止”。
我们已经了解了“单光子双缝干涉实验”,这是量子力学中一个非常有意思的现象。我们还知道,不仅光子,世间万物都具有波粒二象性,那么让我们想象一个粒子的“单粒子双缝干涉实验”。
我们今天的主人公名叫王七,和梦游仙境的爱丽丝一样,他也喝了“变小”水,变成了微观世界中原子一样的大小,然后波粒二象性中的波动性就开始彰显了。
王七想要进入一个教室,教室有两扇门,他可以同时通过这两扇门进入教室吗?是可以的,因为王七具有波动性。那王七到了教室的什么位置呢?王七所在的位置是由两个路径的差来决定的:当路径差是波长的整数倍,王七有更大的可能出现在此;而当路径差是半整数波长,王七则不会出现在这里。这就是双缝干涉。
下面我们把教室的两扇门全关上,王七没有钥匙,面对一堵墙,他怎么办?量子的王七能不能穿墙而过,进到教室里呢?如果王七是一个经典物体,那么他没有办法穿墙而入,除非他的能量大到可以把墙打倒,然后过去,或者他可以跳得足够高,从墙上边翻过去。但是,现在的王七有了波动性,事情就不一样了。
提到穿墙,我们上网搜一下,会搜到“穿墙技术哪家强,请买××路由器”等内容。……
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