为什么量子力学能够让人穿墙而过?

一个人最高能够翻过2米高的墙，如果他被困在墙高3米的院子里，这个人不可能翻墙而出到达院子外。这个例子可以简化为一个物理模型，把人看做一个粒子，四周的墙是势垒，如果势垒高于粒子的能量，从经典力学的角度看粒子不可能翻越势垒到达外面。

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不过微观世界的情况并不是这样，在微观世界中经典力学让位于量子力学，描述粒子状态的波函数可以扩展到整个空间。如果是微观粒子被一个高于其能量的势垒拦着，通过计算可以知道波函数在势垒另一侧并不为零，意思是粒子有一定的概率穿过势垒。这就是量子力学中的隧道效应。

太阳上进行着核聚变反应，太阳上核聚变反应的第一步是将两个质子（氢原子核）融合为氘核。这一步是很难完成的，主要是因为质子和质子之间存在强大的库伦斥力，使得两个质子难以靠近。通过计算可知，太阳上能够完成核聚变反应就是因为质子依靠隧道效应越过了势垒。

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隧道效应也在技术领域有了应用。约瑟夫森效应就是一种宏观的隧道效应，在两块超导金属之间夹着很薄的一片绝缘层，电子就可以依靠隧道效应穿过绝缘层。约瑟夫森效应已经在精密测量中有了广泛应用。

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可以把人看作是一个质量为几十千克的粒子，这样人撞墙的时候也会像粒子一样存在穿墙而过的可能。由于人的质量远远大于粒子的质量，人穿墙而过的可能性要比粒子小太多太多，但无论如何，计算显示人这个粒子出现在势垒另一侧的概率是不为零的。初学量子力学时就能够做到一些习题，比如让你计算停在车库里的车穿墙进入客厅的可能性。现实中不会看到宏观物体发生隧道效应，是因为这个概率实在是太低太低了。