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量子世界的幽灵隧道是否是时空隧道
发布时间:2019-05-14 21:44

    很久以前,人们发现氢原子光谱呈现出一条条离散状的谱线,这在当时量子理论还没有成熟之前是不可理解的。当时氢原子光谱的实验结果已经相当明显了,重要的是如何从中发现规律,总结结论。1913年,伟大的量子力学奠基人玻尔提出了三个基本假设,成功的解释了氢原子光谱的分布规律,这三条规律就是依托于最早的量子化思想。玻尔的假说虽然很好的解释了氢原子的光谱实验,但是假说终究是假说,尚没有任何理论的支持,而且玻尔的量子化理论依旧没有拜托牛顿的经典理论,其中有的假说是建立在牛顿力学的基础之上的,这在现在看来当然是不对的,但是对于量子理论研究初期,任何一种结果,都是对当时科学进步的一种推动。玻尔的氢原子理论虽然很好的解释了氢原子的光谱,但是对于更复杂一点的原子,玻尔的氢原子理论就不再适用了。在受到光的波粒二象性的启发之下,法国物理学家德布罗意大胆的提出假设:不仅光具有波粒二象性,任何实物粒子如电子、原子、分子都具有波粒二象性。也就是说,世间万物都具有两种形态,一种是实物形态,一种就是波的形态。这对于我们是相当不可理解的,我们知道什么是波,什么是实物,但是一个东西既是实物又是波简直是荒谬的。但是实验已经证明,这的确是正确的。1927年,科学家戴维孙和革末在做实验时,发现了电子在经过晶体表面时会产生类似于光的衍射图样,这个实验直接而有力的证明了电子的波动性质。那为什么我们却丝毫察觉不到我们本身的波动的性质呢?对于宏观物体,λ=h/mv,因为我们的质量太大了,所以波长太小太小以至于根本察觉不到,所以对于宏观物体来说主要还是呈现粒子性,只有像电子那样的微观粒子才会有比较可观的波动性。
    薛定谔假说:电子呈现的粒子性是由于电子式三维空间中许多物质波所合成的波包,波包的大小就是电子的大小,波包的速度就是电子的速度(过于深奥,放弃解释),这种假说认为波动性是基本的。
    还有人认为电子的波动性是由于大量电子分布在空间中所形成的疏密波,这种假说认为粒子性是基本的,但是实验结果与此假说相矛盾,即使电子一个一个通过干涉狭缝,经过足够长的时间依然会产生干涉图样,所以这种假说是绝对错误的。目前得到大家公认的说法就是:物质波并不是像经典波那样代表什么实在的物理量的波动,而是描述粒子在空间各处的概率分布的概率波。粒子在空间某处出现的概率波服从一定的统计规律,而该统计规律显示了粒子具有波动性。至此,量子的发展史也就介绍完了,我们清楚了什么是量子,又该如何去描述量子。接下来说一说究竟什么是隧道效应。简单来说,就是在一个能量大于量子本身的势垒另一边,量子出现的概率不是零,也就是说量子有一定的概率穿过这个比自己能量还高的势垒,出现在势垒的另一边。这在我们宏观中就好比你穿过了一堵比你自己高很多的墙,如果你不能跃过去,那你就像在墙上打通了一个幽灵般的隧道,通过隧道跑到了墙的另一边。
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