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根據物理學,人穿牆而過的概率有多大?

穿牆的概率有多大?

觀察原子的結構時,我們知道其中大約99.9999999%都是空的,即未被亞原子粒子填滿。由於物質都是由原子組成的,這意味著所有物質都是空的。如果取出地球上所有原子的空蕩空間,地球小到可以放在手中,但它仍然重約5.97×10^24千克。

在不考慮量子物理的情況下,有些人會假設原子中所有空的區域或許能使一個物體穿過其他物體。儘管這並沒有考慮到電子,不過就算把電子與質子相比,電子也很小,但它帶有很強的負電荷。此外,這些電子以亞光速繞著原子做圓周運動。所以當一個原子接觸到另一個原子時,環繞原子運動的電子會相互排斥。

事實上,這種排斥的電荷足以讓人接觸不到任何東西。當人站起來時,鞋子里的電子會排斥地板上的電子,你就會懸浮在地板上的一百萬分之一厘米處。

原子

如上所述,組成人體的原子中的電子總是會排斥牆壁中原子的電子。由於這種阻礙的存在,人就無法穿牆而過。

但我們還可以從另一個方面來看這個問題,那就是量子物理學。量子物理學中最核心的觀點之一是「不確定性原理」。量子力學認為,任何事物的位置總是不確定的。如果你正在看書架上的一本書,你不能百分百確定這本書就在書架上。當你離開房間時,你也不能說這本書還在書架上。

一般來說,談論原子中電子的位置時,會有更多的不確定性。電子在原子上的位置被稱為「軌道」,但這個「軌道」並非是固定的,而是指電子最可能出現的位置。

量子隧穿效應

考慮到所有不確定性,「量子隧穿效應」開始發揮作用。量子隧穿效應是指粒子從A點跳到B點,而不經過它們之間的空間。這是實際觀察到的效果,當今的一些技術中有在應用。物理學家認為,原子有時也會出現這樣的情況,以結合併形成重元素。

回到問題中來。如果量子隧穿效應生效,人體內的所有原子都會從牆的一邊轉移到另一邊,而不需要經過牆本身。單個原子可能容易發生量子隧穿效應,但人體是由5000億億億個原子組成,整個人發生量子隧穿效應的概率極低,低到近乎為零。

通過計算可知,對於一堵寬1米的牆壁,體重為50千克的人發生量子隧穿效應穿牆而過的概率僅為10^-(10^35),即十的一千億億億億次方分之一。即便從宇宙誕生開始每秒試一下次,直到現在也極有可能無法穿牆而過。

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