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为什么你不能穿墙而过,但你的手机每天都在这么做?

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-08-25 12:14
    

主要观点总结

本文介绍了量子隧穿效应,一种在微观世界中粒子能够穿越能量势垒的现象。文章首先解释了势垒的定义和经典力学中粒子翻越势垒的困难,然后介绍了量子力学中粒子具有波的性质,能够穿越能量势垒。通过波函数和薛定谔方程,可以计算粒子穿越势垒的概率。文章还介绍了量子隧穿效应在生活和科学中的应用,如恒星产生能量和手机闪存芯片的工作原理。最后,文章回答了人是否能穿墙的问题,指出虽然理论上可能,但在实际操作中是不可能的。

关键观点总结

关键观点1: 势垒的定义和量子隧穿效应的介绍

势垒是一种需要更多能量才能通过的区域,类似于需要翻越的山坡。量子隧穿效应是微观世界中粒子能够穿越能量势垒的现象,基于粒子的波性质。

关键观点2: 波函数和薛定谔方程在量子隧穿中的应用

波函数描述粒子在空间的各个位置出现的概率。薛定谔方程是量子力学中的基本方程,用于计算粒子波函数如何随时间变化,从而计算粒子穿越势垒的概率。

关键观点3: 量子隧穿效应在生活中的应用

量子隧穿效应在恒星产生能量和手机闪存芯片等日常生活中广泛存在。例如,太阳通过核聚变产生能量,依赖于量子隧穿效应;手机闪存芯片中的电子通过量子隧穿效应存储数据。

关键观点4: 人是否能穿墙的问题

虽然理论上人由微观粒子组成,这些粒子可以通过量子隧穿效应穿越墙壁,但实际上组成人墙的微观粒子数量实在太多,无法主动控制粒子的穿越,因此人无法真正穿墙。


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