1986年，著名魔術(shù)師大衛(wèi)科波菲爾在中國(guó)表演了“穿越長(zhǎng)城”的魔術(shù)，在當(dāng)時(shí)引起了巨大的轟動(dòng)。

在接下來(lái)的33年時(shí)間里，無(wú)數(shù)的魔術(shù)愛好者對(duì)此進(jìn)行了研究，并試圖揭開這個(gè)魔術(shù)的奧秘。更有其他魔術(shù)師，推陳出新地發(fā)布了許多其他類似的'穿墻'魔術(shù)，讓世人們無(wú)一不嘆服魔術(shù)師們的創(chuàng)造力和神奇之處。

不過(guò)，魔術(shù)歸魔術(shù)，魔術(shù)的背后隱藏著的是魔術(shù)師們對(duì)知識(shí)創(chuàng)造性的使用，大衛(wèi)科波菲爾之后，他的'穿墻術(shù)”很快就被破解了出來(lái)，撕下了它神秘的面紗。

但你知道嗎？

在量子力學(xué)的世界里，人其實(shí)真的可以穿墻而過(guò)！

康普頓效應(yīng)：

從'牛頓的力學(xué)'到'麥克斯韋的電磁波理論'，到1900年初為止，人們認(rèn)為科學(xué)的大廈已經(jīng)基本蓋成。但事實(shí)上，當(dāng)時(shí)的經(jīng)典物理還存在一個(gè)無(wú)法解釋的問(wèn)題——康普頓效應(yīng)(Compton Effect)。

1923年，美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究x射線通過(guò)實(shí)物物質(zhì)發(fā)生散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的現(xiàn)象：

即散射光中除了有原波長(zhǎng)λ0的x光外，還產(chǎn)生了波長(zhǎng)λ>λ0 的x光，其波長(zhǎng)的增量隨散射角的不同而變化。

這種現(xiàn)象無(wú)法用經(jīng)典電磁波理論去解釋，但符合愛因斯坦的光粒子理論。

這就是開啟量子物理理論開端的實(shí)驗(yàn)之一，推翻了經(jīng)典理論的諸多思考方法。

首先，我們先來(lái)定義：什么是'量子'？

它是一個(gè)物理量，存在最小之不可分割的基本單位，我們把這個(gè)最小的基本量稱為量子。

這是它在數(shù)學(xué)上模糊的一個(gè)概念表達(dá)，我們?cè)賮?lái)看看其在實(shí)際生活中，可以表達(dá)量子概念的例子：光電效應(yīng)和黑體輻射。

這在當(dāng)時(shí)掀起了巨大的浪潮。

20世紀(jì)初期，科學(xué)界有兩大物理烏云：

第一個(gè)就是黑體輻射的問(wèn)題；

第二個(gè)就是宇宙中是否存在以太的問(wèn)題。

對(duì)第一個(gè)問(wèn)題的探究，發(fā)展出了量子力學(xué)；

對(duì)第二個(gè)問(wèn)題的探究，發(fā)展出了相對(duì)論。

好，現(xiàn)在讓我們回到正題——穿墻的故事。

隧穿效應(yīng)：

當(dāng)粒子在運(yùn)動(dòng)中遇到一個(gè)高于粒子能量的勢(shì)壘，就好比人遇到一個(gè)不可穿越的墻壁。

按照經(jīng)典力學(xué)，粒子是不可能越過(guò)勢(shì)壘的；

但是，按照量子力學(xué)可以解出，除了在勢(shì)壘表面被反射外，還有透過(guò)勢(shì)壘的波函數(shù)，這表明在勢(shì)壘的另一邊，粒子具有一定的概率，粒子可以貫穿勢(shì)壘。

我們從微觀轉(zhuǎn)移到宏觀世界。

我們知道，人也是由微觀粒子所組成的。按照量子力學(xué)的表達(dá)式，可以解出人在穿越一面不可被摧毀的墻的時(shí)候，會(huì)有概率如同隱形人一樣，毫無(wú)阻攔的通過(guò)它。

在微觀世界中，電子等粒子可以出現(xiàn)在本來(lái)沒有能力去或不應(yīng)該在的地方，比如打乒乓球，乒乓球會(huì)穿過(guò)球網(wǎng)而不會(huì)被檔掉。

從微觀粒子的這種現(xiàn)象推廣到宏觀世界，通過(guò)同樣的計(jì)算，我們就可以得出的結(jié)論：

在量子力學(xué)里，人可以穿墻而過(guò)，但概率很低。

結(jié)合現(xiàn)在同學(xué)們比較關(guān)心的日本大學(xué)院理科修士入學(xué)考試，量子力學(xué)已經(jīng)成為無(wú)論是微電子，材料學(xué)，物理化學(xué)，物理學(xué)，半導(dǎo)體物理專業(yè)課必考內(nèi)容。

小編希望廣大正在備考理科專業(yè)課的考生，通過(guò)有意思的課外故事，能夠?qū)ψ约核鶎W(xué)的知識(shí)產(chǎn)生更多的興趣愛好，從而加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。