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穿牆術真的無法實現嗎?

就目前而言,在人類所認知的範圍內,還未能找到其他星球存在所謂的「外星人」。外星人不僅是科幻小說的不二素材,也是備受觀眾歡迎的科幻電影題材。不管是科幻小說還是科幻電影,外星人所呈現的是擁有很高的文明程度,掌握極為先進的科技,上天下地,無所不能。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?



穿牆術真的無法實現嗎?


在物理學中,我們常常把牛頓力學也稱為經典力學,把相對論和量子力學稱為近代物理學。牛頓力學所適用的範圍為宏觀和低速世界,而相對論和量子力學分別適用於高速和微觀世界。由於我們現在所在一個宏觀的低速的環境里,因此我們不能夠實現穿牆術就是很正常了,而想實現穿牆術就必須用到量子力學來解釋。


在量子力學中,由於微觀粒子存在波粒二象性,就存在一種所謂的「隧道效應」的物理效應:一個能量為E的粒子,向前方一個具有能量大於E的勢壘射去,這個粒子存在從勢壘穿過去的幾率。而這個勢壘有點類似於宏觀世界的牆,所以微觀粒子不費吹灰之力就可以輕鬆實現「穿牆」。



穿牆術真的無法實現嗎?


在經典力學中,老虎或石頭無法毫髮無損穿透牆,而量子力學則提供了可能


那麼,為什麼在宏觀世界觀察不到這種神奇的「穿牆術」現象呢?因為任何勢壘都存在著一定的透射係數,透射係數對勢壘的寬度、物體的質量以及勢壘與物體的能量差相當敏感。簡單來說,隨著物體的質量和勢壘寬度的增加,透射係數將按照指數衰減,所以宏觀物體(比如人)想穿過牆,幾率趨於無限渺茫。


作為一個微觀粒子穿牆術的體現,如果我們就質量為1.67×10-27的質子來說,假設質子的能量比勢壘低1eV,勢壘的寬度為2埃,D為透射係數,D0為常數,U(X)為勢壘能量,E為粒子的能量,a、b分別為積分區間的下限和上限,則b-a就是積分區間的寬度,h為普朗克常數,根據勢壘貫穿公式



穿牆術真的無法實現嗎?


計算得出,質子穿過能量比自身多1eV的勢壘的概率約為2.6×10-38,可見實現穿牆術的困難所在了。

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