穿墙术真的无法实现吗?

时间:2016-11-08 16:39:15 公众号:百度知道日报

就目前而言,在人类所认知的范围内,还未能找到其他星球存在所谓的 " 外星人 "。外星人不仅是科幻小说的不二素材,也是备受观众欢迎的科幻电影题材。不管是科幻小说还是科幻电影,外星人所呈现的是拥有很高的文明程度,掌握极为先进的科技,上天下地,无所不能。外星人不仅可以下地,穿墙术也是一流,那么,作为只拥有血肉之躯的人类,可以实现所谓的穿墙术吗?

乍一看,人类想实现穿墙无疑是天方夜谭,而且已有的现实也表明似乎穿墙不能办到。难道人类就真的不能实现穿墙术了吗?即便不是人类穿墙,微小的粒子穿墙也不能实现吗?

在物理学中,我们常常把牛顿力学也称为经典力学,把相对论和量子力学称为近代物理学。牛顿力学所适用的范围为宏观和低速世界,而相对论和量子力学分别适用于高速和微观世界。由于我们现在所在一个宏观的低速的环境里,因此我们不能够实现穿墙术就是很正常了,而想实现穿墙术就必须用到量子力学来解释。

在量子力学中,由于微观粒子存在波粒二象性,就存在一种所谓的 " 隧道效应 " 的物理效应:一个能量为 E 的粒子,向前方一个具有能量大于 E 的势垒射去,这个粒子存在从势垒穿过去的几率。而这个势垒有点类似于宏观世界的墙,所以微观粒子不费吹灰之力就可以轻松实现 " 穿墙 "。

在经典力学中,老虎或石头无法毫发无损穿透墙,而量子力学则提供了可能

那么,为什么在宏观世界观察不到这种神奇的 " 穿墙术 " 现象呢?因为任何势垒都存在着一定的透射系数,透射系数对势垒的宽度、物体的质量以及势垒与物体的能量差相当敏感。简单来说,随着物体的质量和势垒宽度的增加,透射系数将按照指数衰减,所以宏观物体(比如人)想穿过墙,几率趋于无限渺茫。

作为一个微观粒子穿墙术的体现,如果我们就质量为 1.67×10-27 的质子来说,假设质子的能量比势垒低 1eV,势垒的宽度为 2 埃,D 为透射系数,D0 为常数,U ( X ) 为势垒能量,E 为粒子的能量,a、b 分别为积分区间的下限和上限,则 b-a 就是积分区间的宽度,h 为普朗克常数,根据势垒贯穿公式

计算得出,质子穿过能量比自身多 1eV 的势垒的概率约为 2.6×10-38,可见实现穿墙术的困难所在了。

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