量子隧道效應——真穿牆術

2020-11-22 大sao數碼

在我們日常生活的宏觀世界是不可能有穿牆術這種怪事的,所以在上世紀60年代以前我們一直以為粒子不可能越過,比它能量更高的勢壘,就好比我推一個石頭上山如果坡度小,我比較有勁,我的動能會大於坡度的勢能,然後我使點勁就過去了,但是如果坡度很高的話,推了半天我沒勁了,我的動能小於坡度的勢能,那我肯定就翻不過這座山了。又比如在一個封閉的屋子裡正常情況下我是出不去的,但是如果能像《蟻人》裡一樣把我連同這間房子變得越來越小越來越小...直到把我變成阿爾法粒子,房子就相當於變成了阻擋阿爾法粒子脫離的原子核的勢壘,這時候周圍的一切都不一樣了,我會看到什麼呢?我會發現屋裡到處都是我甚至屋子外面都有我,因為我變成了疊加態了,根據量子力學的微觀粒子的波動理論,波函數將瀰漫於整個空間,粒子以一定概率出現在空間中的每一個位置,包括勢壘以外的地方,也就是說即使粒子的能量小於勢壘閾值的能量一部分粒子可能會被反彈回去,但仍有一小部分粒子能夠穿過去,就好像在山的底部開了個隧道,我直接從隧道就把石頭推過去了,這就是「隧道效應」。

不過這都是量子效應,應該對我們日常生活沒什麼影響吧?不,真有影響,現在的元器件越做越精密越做越精密,那「摩爾定律」嘛,但「摩爾定律」總有到頭的時候,因為元器件如果再小的話,集成電路就漏電了,這個漏電不是說一摸打人的那種靜電,這個一但漏電很可能會造成數據混亂,所以說隧道效應給晶片製造工藝劃下了最後一道「底線」,也就是說未來的元器件,可能和現在已經完全不一樣了,必須是一種新的方式,但是量子隧道效應也有有用的一面,那就是「掃描隧道顯微鏡」,光學顯微鏡也就能看到微米級別的細菌,但是這玩意它能直接看到單個原子,這也說明了量子力學正在像相對論一樣慢慢的從純理論走向實際應用。

掃描隧道顯微鏡

這期就到這裡,下期我們講一下這個量子隧道效應超光速了嗎?謝謝大家。

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  • 真的可以實現穿牆術嗎?一算嚇暈了-穿牆術,物理,隧道效應,量子力學...
    乍一看,人類想實現穿牆無疑是天方夜譚,而且已有的現實也表明似乎穿牆不能辦到。難道人類就真的不能實現穿牆術了嗎?即便不是人類穿牆,微小的粒子穿牆也不能實現嗎?在物理學中,我們常常把牛頓力學也稱為經典力學,把相對論和量子力學稱為近代物理學。牛頓力學所適用的範圍為宏觀和低速世界,而相對論和量子力學分別適用於高速和微觀世界。
  • 神秘的量子隧穿效應,居然讓粒子學會了穿牆術~
    在中國古老法術之中,穿牆術可以說是出現頻率較高的法術了,如今也廣泛存在於各種魔術之中,記憶猶新的就是,大衛科波菲爾當年橫穿長城。然而,在現實生活中,人是不可能會穿牆術的,魔術中的穿牆術都是障眼法。不過,在微觀世界裡,粒子們卻真的會穿牆術,而這就是著名的量子隧穿效應。
  • 現實中的穿牆術,有什麼科學原理
    在宏觀世界中,穿牆術目前只限於PS中。微觀世界裡的穿牆術來源于波粒二象性,正是因為微觀粒子們這一特性,使得微觀世界中每天都上演著宏觀世界裡看起來不可思議的現象。嶗山道士的穿牆術,在宏觀世界裡或許是一個笑話,但在量子微觀世界裡,被稱為量子隧道效應。
  • 科幻電影中的穿牆術真的存在嗎?
    歡迎來到不朽課堂,我是不朽,那麼我們經常會在一些超級英雄的電影當中看到一些超能力,比方說穿牆術超能力,就是一個比較常見的超能力。我們知道在我們的現實生活當中,穿牆術這種東西是不可能實現的,但是這一節我就來告訴你,在量子物理世界穿牆樹那真是太容易了,可以說是隨時隨地在發生,我也通過三個部分來跟你解釋量子世界的穿牆術是怎麼一回事。
  • 量子隧穿效應,真實存在的粒子穿牆術,這是怎麼做到的?
    量子隧穿效應,在量子物理學的世界中,微觀粒子可以穿越障礙物,就算粒子的能量不足,這個機率也非常大,我們的科學家把這種粒子運動的現象叫做量子隧穿效應。量子隧穿效應的具體由來!根據方程式的描述,當量子波遇到一個勢壘後,它的振幅會發生改變,但是勢壘的另一邊的振幅並不一定是零,簡單來說粒子是有機率穿牆而過的,這也從理論上解釋了量子隧穿效應。
  • 真的可以實現穿牆術嗎?一算嚇暈了
    乍一看,人類想實現穿牆無疑是天方夜譚,而且已有的現實也表明似乎穿牆不能辦到。難道人類就真的不能實現穿牆術了嗎?即便不是人類穿牆,微小的粒子穿牆也不能實現嗎?在物理學中,我們常常把牛頓力學也稱為經典力學,把相對論和量子力學稱為近代物理學。牛頓力學所適用的範圍為宏觀和低速世界,而相對論和量子力學分別適用於高速和微觀世界。
  • 量子隧穿效應被發現,人類可能實現穿牆術,物理學家感到頭疼
    通常在影視作品中,我們都能看到擁有超能力的人能夠穿牆而過,但現實情況是,如果我們走在前面,突然出現了一堵牆,或者出現了一座山,那麼我們要麼爬牆,要麼爬山,要麼繞路,想直接穿牆,是完全不可能的事情。但是,如果從物理學的角度來分析,科學家們通過最近觀察到的量子隧穿現象,將來還是可以讓科幻小說照進現實的。事實上,量子隧穿現象對物理學家而言,並非新鮮事,早在20世紀20年代,就有一位物理學家在研究分子光譜時,發現了一個偶對稱的量子和一個奇對稱的量子之間的量子,一旦出現這種量子疊加,就會產生很強的非定常波包,這種現象在當時被稱為「雙阱位勢」。
  • 量子隧穿效應被發現,人類可能實現穿牆術,物理學家感到頭疼!
    通常在影視作品中,我們都能看到擁有超能力的人能夠穿牆而過,但現實情況是,如果我們走在前面,突然出現了一堵牆,或者出現了一座山,那麼我們要麼爬牆
  • 量子隧道效應與真氣和空氣
    量子隧道效應這是量子力學中的一種物理現象。粒子有一定概率穿過比它自身能量高的高勢壘。這違背了經典力學的理論。這就是神話故事中的穿牆術,正常人誰也無法穿過一堵牆。可在量子狀態下的人,就有可能穿過去。今天我們討論的重點不是穿牆術,而是真氣是怎樣在人體中穿越的。練氣到了一定火候的人都感受過這樣一個現象。那就是真氣能在身體內任意穿梭。而不是局限於經脈之內。而真氣在丹田內的感覺就如空氣在腹中一樣,才學練氣之人,往往會像放屁一樣把它放出去。語言有些粗糙,可無法用更文雅的文字來描述。所以真氣和腹內的濁氣在感受上沒啥不同。當它在經脈和人體中運行時才有不同。
  • 量子力學中的穿牆術,速度有多快?
    在量子世界中,將一個粒子困在勢壘(相當於高牆)之間,儘管粒子的能量低於勢壘的高度,粒子仍然有一定的機率穿越勢壘逃出去,就好像有一個無形的隧道可以供穿過似的。這樣的事情在經典力學的認識中是不可能發生的。如果嚴格按照量子力學的相關公式進行計算,被困在圍牆裡的人仍然有一定的機率穿牆而過,儘管這個機率小到自宇宙誕生以來也不會發生一次,但畢竟不是零。
  • 人能不能穿牆而過?這要從微觀世界說起,穿牆術與隧穿效應
    二十多年前,曾有有這樣一部動畫片,好像叫做《嶗山道士》,講的就是一個人夢想修習穿牆術,最終不過是黃粱一夢。那麼在現實世界中,穿牆術是否真的存在呢?這樣問可能會讓人覺得有些無聊,一個修仙世界的話題非要拿到現實中來說,多少會有矯情的嫌疑。
  • 量子隧道效應
    好了,今天我們來說量子隧道效應。在說量子隧道效應之前,我們先來看這個一個實驗,直接上圖,喜馬拉雅的文本中也有圖,假設有一條像山坡一樣高低起伏的滑道,滑道上有一個小球,小球與滑道之間沒有任何摩擦力,如果我們讓小球從A點出發開始滑落,而且出發時的速度為零,那麼小球最高能到達哪一點呢?
  • 【科技新詞】量子隧道效應
    量子隧道效應是一種量子特性,是電子等微觀粒子能夠穿過高於它們自身能量的勢壘的現象。也就是說,當很多粒子衝向勢壘時,大部分粒子被勢壘反彈回來,但是還是有少量粒子能過去,好像勢壘中有一個隧道,因此這種現象被稱為量子隧道效應。  科學家們已在半導體領域充分演示了量子隧道效應,在半導體中,電子會穿過材料的非導電層。當微電子器件進一步微型化時必須要考慮量子效應。例如,在製造半導體集成電路時,當電路的尺寸接近電子波長時,電子就會通過隧道效應而穿透絕緣層,使器件無法正常工作。
  • 按量子力學來說,一個人撞牆,有多大概率能穿過去?
    微觀粒子有一種特殊的穿牆術,叫做隧道效應。太陽內部的核反應,就要依賴於隧道效應。我們知道原子核都是帶正電的,核聚變需要兩個原子核相接近。它們距離靠得越近,相互的斥力就越大。根據量子力學,微觀粒子的能量會有一個波動、起伏,當然這個能量起伏可以是正的,也可以是負的。如果這個隨機產生的能量起伏,加上粒子的動能恰好能夠克服這個勢壘,粒子就會穿越這個障礙碰在一起,就會產生核聚變反應。這取決於兩個條件,一個就是這個隨機波動的能量的大小,還有一個就是粒子本身具有的動能。
  • 從氨分子結構研究量子隧穿,神奇的穿牆術究竟是怎麼回事?
    大家好,今天和大家聊一聊量子隧穿。量子隧穿是在微觀粒子世界中一種獨特的量子現象,之所以稱它是一種特有的量子現象,是因為量子隧穿在宏觀世界是不可能觀察到的,在物體上實現量子隧穿的機率無限接近於零。雖然量子隧穿是一種概率的隨機事件,但是也並非是不可控制的,通過薛丁格方程我們可知,位勢壘的能量越高,粒子實現量子隧穿的概率就越低,所需要的時間也就越長。那麼如何控制氨分子的量子隧穿效應呢?我們可以增加位勢壘的能量來降低量子隧穿的概率。
  • 量子隧道效應超光速了嗎?
    量子力學中的量子隧道效應》中,我們了解了什麼是量子隧道效應。其中講到α粒子根據量子隧道效應從原子核穿出去,那麼這個穿過屏障的速度有多快呢?根據我們所知,這個穿越過程是瞬時的,也就意味著超光速了。LEGO是發現引力波的幹涉儀,雷射束以直角向下傳送,之後再匯聚至一處。
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  • 神秘的量子遂穿效應,穿牆越壁並非荒誕不經
    (此處已添加圈子卡片,請到今日頭條客戶端查看)量子的遂穿效應是說粒子在一定條件下可以穿越正常情況下無法穿越的壁壘,也就是人們通常所說的穿牆越壁。在科學上,科學家是通過這樣的實驗探測到量子遂穿現象的。在兩塊金屬板之間夾一層極薄的絕緣片,該絕緣片的尺寸為納米級。在金屬板一側激發一個電子。我們知道,正常情況下電子是無論如何無法穿越絕緣板的。然而,在這個實驗中,人們卻意外在絕緣板的另一側探測到了電子,也就是說,電子穿越了絕緣板。這個現象引起了科學家極大的興趣,人們提出各種各樣的理論試圖解釋這一現象。
  • 「量子隧道效應」的新謎題
    我們知道在量子世界裡,粒子並沒有一個確定的位置,包括能量和時間都具有不確定性。位置都不確定,粒子穿牆的距離當然也是不確定的,而速度 = 距離 / 時間,所以速度也具有不確定性。但是你得承認粒子肯定有一個速度。它曾經在牆的一邊,後來在牆的另一邊,它肯定運動了,它必然在某個時間內走過了某個距離。
  • 物理學家發明量子隧道效應電晶體
    騰訊科學訊 據美國物理學家組織網近日報導,瑞士科學家表示,到2017年,利用量子隧道效應研製出的隧道場效應電晶體有望將計算機和手機的能耗減少到目前的百分之一。瑞士洛桑理工大學的科學家阿德裡安·約內斯庫在為英國《自然》雜誌撰寫的一篇文章中提出了上述看法,該文章是《自然》雜誌有關矽的特別報導的一部分。