沒有量子隧穿效應,就沒有五彩繽紛的生命

     土行孫遁土行走，嶗山道士穿牆而過，在宏觀世界裡，只能是永遠的神話。然而在微觀世界，「量子穿牆術」時刻在發生。

                       

     一個人要到達一座山的另一邊，需要從山腳爬到山頂，又從山頂下到另一邊山腳。但是，如果你是一個「量子人」，就不用那樣費勁，可以直接穿山而過。一個微觀粒子，能夠穿透比它強得多的能量壁壘，就好像有人幫它挖了一個隧道似的，所以這種效應被科學家趣稱為隧道效應，或者稱為量子隧穿效應。

     當然，量子隧穿具有概率性。簡單地說，一個微觀粒子面對比它高的能量勢壘，有時能夠穿透，有時不能穿透；或者說，一群粒子面對比它們高的能量勢壘，有的能夠穿透，有的不能穿透。

                        

     沒有「量子穿牆術」，就沒有宇宙萬物的進化，更不可能出現生命，也不會有人間的愛恨情仇。

量子隧穿是物質進化的前提條件

     宇宙形成之初，只有氫和氦兩種元素，由於某種不穩定因素造成了星雲的形成。星雲是氫和氦兩種元素的混合體。在引力的作用下，第一代恆星形成。

     隨著恆星內部的壓力和溫度不斷增高，兩個氫原子核便突破電子層的能量勢壘，發生熔合核反應，形成較重的氦元素；當恆星內部壓力和溫度越來越高，較重的原子核之間，同樣會通過量子隧穿的方式，形成更重的元素，如鐵元素等。

     熔合核反應中釋放出來的輻射能量，形成向外的推力，阻止了進一步的引力坍縮。如果沒有量子隧穿，就不會形成較重的元素來抵抗恆星內部極端強大的壓力和高溫，氫和氦兩種元素就會被「壓碎」成為純能量形式，恆星也會很快就坍縮消失。

                       

     恆星才是真正的鍊金爐，從鋰元素開始的一百多種元素，都是恆星內部核聚變的產物。有的恆星到達晚年，會發生大爆炸，大量的重元素被拋射出來，為生命的形成做了物質準備。

量子隧穿是一切化學反應的基礎

     存在於原子核外的電子，會形成一道堅固無比的能量牆壁——電能勢壘。我們站在地板上，之所以不會掉下去，全靠核外電子構築起來的能量長城。我們實質上是漂浮在原子核上面。

                       

     有了這道堅固的能量牆壁，外物就無法穿透。但是，量子隧穿效應允許電子穿透到另外一個原子的一邊。兩個原子在條件合適的情況下，可以共享一個電子。原子與原子之間，正是通過共享電子的方式形成分子或化合物。可以說，沒有量子隧穿效應，就沒有化學反應，也就沒有構築生命的有機物。

     總而言之，沒有量子隧穿，就沒有多彩多姿的物質世界，也不可能出現五彩繽紛的生命。

     量子隧穿與我們的生活息息相關。植物的光合作用，之所以那樣高效，是因為葉綠素巧妙地運用了量子隧穿效應；動物的鼻子之所以能夠聞到氣味，也是因為嗅覺細胞運用了量子隧穿效應。

             光合作用

           

     量子隧穿對於生命世界的形成功不可沒，但也會給人類的高科技帶來煩惱。晶片是手機的核心部位，就像人類的大腦，能量消耗巨大。晶片做得越小，運算速度就會更快，耗能也就會越小。現在的手機晶片，大都在5至7納米，運算和耗能的體驗已經非常好了。

     但是，現在的智慧型手機，一天就要充一次電，仍然不理想。

           

     能不能將晶片做得更小一些呢？

     這個太難了！

     不是因為製作技術的限制，而是到達3納米以下尺度，量子隧穿效應開始明顯起來，電子便無法正常執行運算功能。量子隧穿效應，決定了電子晶片存在著一個無法逾越的極限。

 晶片 

     美國瘋狂地封鎖華為，其實並可怕。他們的晶片已經到達了極限，中國只要去除浮躁，沉著應戰，通過10到15年的技術積累，5納米晶片一定不是夢。