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实现了凭空穿墙。
这听起来是不是非常玄幻?
但是,这个现象的的确确真实存在,甚至人们已经利用该现象开发出了很多实用的高科技设备,比如隧道扫描电子显微镜等等。
而这个现象的副作用则是大大影响了我们对微观世界的掌控。比如在微电子行业里,也正是因为存在量子的隧穿效应,才导致现在的微电子芯片技术发展到 1nm 时代就碰上了继续缩小尺寸的物理学障碍。芯片里阻隔电子的材料如果尺寸小到 5nm 以下,量子隧穿效应导致的漏电现象就不可忽视了,如果尺寸进一步减小,那么漏电问题将更加严重,电子会随机的穿越过薄的栅极,从而导致芯片的逻辑电路无法正常工作。
而这个问题已经成为芯片技术继续发展需要克服的最大障碍了。
这听起来像不像 3D 游戏里的细小物体的穿模 BUG,当物体小的一定程度的时候,因为碰撞检测算法的浮点计算精度不足,所以细小物体在靠近墙壁时候,偶尔就会穿透到墙壁或者物件里面去一样。
理论上,如果微观世界采用和宏观世界一样的碰撞算法的话,只要计算精度足够,是应该不会出现这种现象的。
比如说,计算精度达到普朗克尺度,那么绝对就不可能出现隧穿现象了。
而且,从隧穿发生的尺度来看,其实距离普朗克尺度还非常遥远,出现隧穿现象的尺度我们按 1nm= 1E-9m 算,而普朗克尺寸大约是 1.6E-35m,两者竟然相差了 26 个数量级之多!
可见,我们这个宇宙的计算精度有多低!
最后,为了证明我们这种离谱的理解方式有效,我们来看一个量子隧穿中非常难以理解的问题。
隧穿效应里面最难以解释的现象是:「超光速隧穿」。
根据量子理论中能量时间的不确定性原理,量子穿越屏障的时间和屏障的能垒高度是成反比的,也就是说,屏障能量越高,穿越时间反而越短,如果这个屏障的宽度足够的话,那么足够高能的屏障就会导致粒子以穿越光速的速度穿过了屏障,这和相对论中指出的光速是宇宙最大速度就冲突了。
理论物理学家们就这个现象争论不休,并且提出了各种各样的新的假设和说法来解释这个现象,试图一方面要坚决捍卫光速是宇宙速度绝对上限的地位,另一方面又要能解释出量子超光速穿墙的现象是咋回事。这些先进理论弯弯绕绕复杂无比,一般人建议不要去了解,以免出现头脑过载的症状。
所以我们这些凡人还是回到地面来,想想看怎么用我们初中二年级的水平来理解这个最尖端的科学问题吧。
我们来虚拟一段场景对话:
比如,你是某个网络赛车游戏公司的老板,今天你很生气,因为游戏里某条赛道的最新成绩被刷新到了一个恐怖的令人惊奇的地步,有玩家只用了几秒钟就完成了比赛,很显然这是游戏出现 BUG