作者pipidog (如果狗狗飞上天)
看板Physics
标题Re: [问题] 关於Quantum tunneling
时间Fri Sep 18 01:34:57 2009
※ 引述《xereo (凛悠悠)》之铭言：
: 最近在做考古，
: 有一题关於量子穿隧的题目
: 93清大物理
: 问题
: 『量子穿隧一直是量子力学理一个很吸引人的现象，
: 你有没有想过这是否表示密闭药罐里的药只要摇的够用力够久，
: 的确有可能掉出来？
: 同样道理，如果要你去撞教室的墙，是不是只要横下心，死命的撞，
: 总有一天会出现在墙的另外一边？
: 请给出理由佐证你的看法。』
关於这个问题,一般老师上课或是教科书给你的答案都是"会"!
只是说机率太小,以致於你一生都没见过但我觉得这个说法根本是错的!
全世界有60亿人口,每个人活60年好了,这等效上来讲相当於3600亿年的
时间中,我相信类似的实验到处都在发生,你的手摸桌子,你的脚踏地上,
你睡在床上,你一屁股坐在椅子上,你一天几乎24小时都在进行这个巨观
穿隧的实验,就拿一秒做一次来算好了,这个实验在60年之类,在地球上
进行了10^20次(这还是人类在进行的部分,外面的鸟摔下来,天空的雨打
到玻璃上,路边的小狗尿尿在路上都还不算,所以有人说10^23次方很大,
以这个估计来看我觉得还好)请问机率很低很低好了,作10^20次方次这
个实验,还看不见一次?
如果把时间拉得更长,从物质文明开始的这200年就好了,这个数字会在加
上3~4倍,为什麽一次例外都没有被报导过?这样你真的相信"会!只是机率
很低"这种说法?很难接受,我觉得一个人如果活超过60岁,应该至少要读过
一篇某人因为量子穿隧,不小心穿透自己家的地板摔到楼下的新闻,这才
符合我们前面的估计.
我的答案是不会! 在理论上就不会,原因是因为"inchorence",我们都知道
巨观系统下的粒子数,至少都是用10^23个为单位的,在这样的系统下做实验
,你要让每个粒子的波函数同相位根本是完全不可能的事情,这些波函数会
彼此进行大量的干涉相消,最後的结果是每个粒子都只是localized自己
的晶格位置上,根本就没有量子效应可言.所以这个实验,你作无数次都不会
成功的,因为这些波函数都没有in phase,强大的相消的效应,根本不可能
有任何entend的波函数,别说穿墙了,就是一个粒子想要靠穿隧跑到隔壁的
site都是不可能的事情.这就是为什麽量子效应都要对粒子数少的,系统小的
才有可能看见.
有人说不对啊,那超导,超流,BEC不都是很有名的巨观量子效应?它们都是在
巨观的尺度下就可以看见的啊? 可是就是这麽刚好,这些效应之所以具观,
就是因为系统里面的粒子通通的in phase了! 所以你可以用一个巨观的波函
数去同时描述这所有的粒子,所以你会看见在巨观尺度上的量子效应.洽洽
反过来呼应了前面的说法.
事实上类似的粒子来有很多,例如像是为什麽Gamma射线可以穿透铅壁? 这
个除了能量高是一个原因外,Gamma射线要接近in phase也是关键.甚至高能
粒子为什麽可以穿透地球,打到地底? 同样的,能量之外,in phase也是关键.
Dirac曾经讨论过这个问题,早期别人问他说,量子力学里面最重要也最深刻
的内涵是甚麽?他的回答是"不对易".但後来他在他自己的书里面就改了这个
说法,他後来倾向说是"相位".相位是个很神秘的东西,他是一个norm=1的数,
并不影响单一个粒子的机率,但是却制造了可明确观测到的干涉现象.所以他
认为量子力学之所以发现的晚,就是因为这个"相位"隐藏的太神秘了,而
Heisneberg跟Schrodinger之天才之处,就在於他门发现了这个藏的如此美妙
的东西.
所以我的说法是,不要再相信什麽只要你一直尝试,球总有一天会穿墙,我的
答案是不会,永远都不会,球要穿墙,唯一的可能是你先设法让他们的波函数
in phase,变成类似超导态,这样巨观的量子效应才可能存在.
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◆ From: 69.105.203.108
※ 编辑: pipidog 来自: 69.105.203.108 (09/18 01:41)
1F：推 ntust661:大推好文 09/18 01:45
2F：推 ntust661:所以说让球变成超导态即可穿越? 09/18 01:54
3F：→ pipidog:我不敢这样说,但coherence绝对是巨观量子效应的第一步 09/18 01:57
4F：推 yawasuky:怎麽还不ｍ...... 09/18 04:39
5F：推 WINDHEAD:推这篇!! 09/18 06:13
6F：推 jhihshihyou:Quantum tunneling并不用对应粒子数少 09/18 07:17
7F：→ jhihshihyou:quantum effect的观测就更不用对应粒子数少.... 09/18 07:18
8F：推 waldi:或许说 每一次的的碰撞都是独立的 机率不会累加 否则超过1 09/18 09:05
9F：推 wen0034:请问倒数第二行的 他们的波函数 是何意？他们是指？？？ 09/18 09:49
10F：推 wen0034:盒子里不是只有一棵药片嘛！ 09/18 09:54
11F：推 macher:大大好文 请问参考文献出自何处 09/18 10:30
12F：推 macher:回wen大:他们看起来像是一颗 实际上不是 粒子跟波是一体的 09/18 10:34
13F：推 leo80042:推这篇 09/18 11:11
14F：推 wen0034:我了解，只是一棵药片的波函数何来coherent(in phase)? 09/18 11:12
15F：推 wen0034:个人觉得药片能否穿盒问题与巨观量子效应无关 09/18 11:21
16F：推 ANUBISANKH:从 Dirac 的相位 operator 可以看见他对这思考很深... 09/18 11:28
17F：→ pipidog:一颗药片,里面是10^23以上个原子组成的,这些原子的波函数 09/18 11:44
18F：→ pipidog:彼此之间会因为incoherent而彼此相消,而失去巨观波动性 09/18 11:45
19F：→ pipidog:总的来讲,就表现成了粒子性,这个你扰动了纠缠态,纠缠态就 09/18 11:46
20F：→ pipidog:被破坏了的概念类似 09/18 11:46
21F：→ pipidog:我认为古典跟量子之间的过渡,就在於相位这件事情上 09/18 11:49
22F：→ pipidog:不过当然啦,才疏学浅,这只是我个人的意见,也许不尽正确 09/18 11:49
24F：推 jjsakurai:不是很同意 但我推你有自己的思考模式 09/18 12:58
25F：推 covari:很好奇极限在哪 因为有人有做出巴克球的双狭缝绕射实验耶 09/18 13:31
26F：推 dogtsing:好文推 09/18 21:42
27F：推 Federerstone:推 09/18 23:02
28F：推 cosmo2256:24世纪 会有一种叫做企业号的飞船 可以让所有人穿遂XD 09/18 23:37
29F：→ cosmo2256:DATA!! BEAMING ME UP.... ENERGIZE! 09/18 23:38
30F：推 ntust661:XDDDDDDDDDDD 楼上XD 09/19 00:07
31F：推 steve19885:推 09/19 01:20
32F：嘘 Sadan:你难道不知到每年有多少人带套却还是中奖吗?光是这千千万万 09/19 08:11
33F：→ Sadan:个"意外"可能就包括你说的真实案件拉! 09/19 08:11
34F：推 red0210:精子穿隧效应.....? 09/19 12:01
35F：推 red0210:好文再补推!!! 09/19 12:03
36F：推 ntust661:楼上郝糟糕.. 09/19 15:12
37F：推 milkcake:推推推~ 09/19 15:51
38F：→ h888512:带套中奖也能说= = 那种可能原因很多吧.... 05/16 17:36