量子隧道效應發生時,真的是瞬移嗎?超越光速了嗎?

2020-12-03 大sao數碼

上期我們講到想要同時存在於各個位置,量子隧道效應可以幫你實現,至少有那麼一點。量子隧道效應就不講了上期說了,這期主要講一些別的東西。

當一個阿爾法粒子逃逸原子核,這是放射性衰變最重要的機制之一,量子隧道效應也會向另一個方向發生,光子、中子、電子和阿爾法粒子也能在各種聚變和粒子捕獲現象中通過量子隧道效應進入原子核。實際上,沒有量子隧道效應恆星無法把氫轉化成重核,各種現代電子產品也要依賴量子隧道現象,包括電晶體等。

但阿爾法粒子穿過屏障的速度有多快呢?據我了解,這是瞬時的,也就意味著超光速。實際上想要驗證它極其困難,因為我們沒法製造那麼準確的時鐘來給這樣迅速的過程計時,下面講一下可能的驗證方法:發現引力波的LEGO幹涉儀,雷射束以直角向下傳送,之後再匯聚在一起,這些光子的波包相互作用,產生了對路徑長度差異非常敏感的幹涉圖案,這就是麥可遜幹涉儀。

但我們要做點改變,我們發射單個光子而不是雷射,然後在一條通路上用很薄的反射屏障阻擋,如果沒有量子隧道效應,屏障應該反射100%的光子,但就像之前的阿爾法粒子,當光子接近屏障時,定義其位置的波包在屏障後仍有微弱的延伸,大約99%的情況下光子被反射,但有1%的情況它會在屏障後取得其位置並繼續行程,如果這種罕見的隧道效應確實使光子瞬時穿過屏障的厚度,那麼這些光子應該會比另一條無阻擋路徑的光子略早到達探測器,這樣的話在末端它們的波包將顯然不會完全對齊,但要做到它,幹涉儀的初始路徑長度需要完全相同,要保證這一點需要另一個量子力學的特性「量子糾纏」,以前講過這個效應感興趣的話可以翻過去看看,量子糾纏提供了另一個超光速影響的啟示,這樣的話我們就能非常精準地測量光子運動時間的差異。一個聰明的物理學家團隊成功進行了這個實驗,他們發現產生量子隧道效應的光子確實比它的同伴先一點抵達,它好像瞬移穿過了屏障,因此是超光速運動,所以量子隧道效應發生時是超光速的。 這期就到這裡,下期我們講一下絕對零度可以達到嗎?謝謝大家觀看。

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  • 為什麼量子糾纏超越光速至少10000倍!但卻不違背相對論?
    為什麼量子糾纏超越光速至少10000倍!但卻不違背相對論?愛因斯坦的狹義相對論指出,光速是不可超越的,也就是說,光速是宇宙中最快的速度,但是為什麼量子糾纏超光速至少10000倍但卻並不違背相對論呢?如果某種速度現象不是物質的運動,沒有相對論的約束,有可能超過光速嗎?答案是肯定的,只要不是物質運動的速度,相對論就不會產生約束。到目前為止,還沒有科學家得出量子糾纏超過光速的絕對結論,但它得到了許多權威人士的支持。瑞士科學家最近表示,他們已經在實驗中證明,糾纏亞原子粒子之間的信號傳輸速度遠遠快於光速,達到光速的一萬倍。
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    量子力學的奇特規則允許粒子偶爾穿過看似不可穿透的屏障,這稱為量子隧穿效應。在量子力學的基本方程發現後,物理學家就發現了允許這樣奇怪的現象存在。「量子隧穿」表明諸如電子之類的粒子與宏觀的物體完全不同。向牆扔一個球,球會向後反彈;要使球越過一屏障,需要球從此屏障頂上越過。但是,粒子有時會直接穿過屏障。
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    其中關於不能超光速準確的描述如下:有靜止質量的物體永遠達不到光速,理論上只能無限接近於光速,光子由於沒有靜止質量可以為光速;例如現代的各種通信極限就是光速。我們知道光速約為30萬公裡每秒,為什麼我們無法超越這個速度呢,光速真的無法被超越嗎?
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    很多朋友在舉例超光速案例時,切倫科夫輻射是必須舉例的對象,但它是介質中的超光速現象,並沒有在真空中超過光速!當然很多朋友又會舉例量子糾纏在任何狀態下都能超光速,而且就是實時的,遠不止光速的一萬倍!果真是這樣嗎?
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    宇宙飛船在那段時間內便可以以光速甚至超光速飛行美國航空航天局的專家們創立「時空場共振理論」但是就算真能超光速狹義相對論也提到物體運動速度越快、長度變得越短越趨近光速、越為顯著此為「羅倫茲收縮」而「廣義相對論」也提到趨近光速會受到強大潮汐重力場的作用當到達光速時
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    外星人不僅可以下地,穿牆術也是一流,那麼,作為只擁有血肉之軀的人類,可以實現所謂的穿牆術嗎?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?