互动科普

这里，我们来介绍由量子论预言的一种有趣现象，这就是“隧道效应”。

宇宙诞生必须克服一个障碍，或者说壁垒，只有翻越过这个壁垒才可能有宇宙的诞生。理论认为，宇宙诞生时可以靠隧道效应来克服这个障碍。

我们可以想象一下登山的情形。登山时翻越一座山需要有足够强的体力，即必须要有足够大的能量。然而，在量子论所处理的微观世界中却存在着一种奇特的现象，凭借这种现象，不需要多大的能量就可以翻越过一座本来无法翻越的大山。

在极短的时间内能量的大小是不确定的。因此，粒子有可能在某个瞬间具有非常大的动能。

粒子在某一瞬间变成无所不至的超粒子

一个粒子一旦在某一瞬间变成这种无所不至的“超粒子”，它就能够翻越过本来不可能翻越的大“山”而去到山的另一侧。这种现象看起来就像粒子莫名其妙地穿越过一座山，从山的一侧来到了另一侧，因而被称为“隧道效应”。

我们人类要是能够掌握这种神奇技术那该有多好啊！

遗憾的是，对于大的物体，隧道效应发生的概率非常低。像我们人类这样大的物体，借助隧道效应轻松地穿越到大山另一侧，这种事情虽然在理论上不能说毫无发生的可能性，但是在现实中却是绝对不可能发生的。

微观粒子可以有在宏观世界不可能有的运动

想象有一只从某个高度向山谷底部滚动的圆球（1）。滚动到山谷底部的这只球会继续滚动，沿着另一侧谷壁爬升到与开始滚落时相同的高度（2），然后再滚向谷底，并以这种方式被限制在谷内来回滚动。这只球不可能翻越右侧的山丘去到它的另一侧。在宏观世界（我们肉眼看见的具有普通大小的这个世界）看见的普通运动就是如此。然而在微观世界，本来被限制在山谷的粒子可以在瞬间具有非常高的动能，翻越过山丘而去到另一侧（3）。这种现象就是“隧道效应“。

（本文发表于《科学世界》2013年第7期）