“你们是要把‘量子’这个词加在所有东西的前面吗？”菜菜
中科院物理所
2018-09-20 13:08:48
转自公众号：赛先生
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMzc2MTA4Ng==&mid=2247490322&idx=1&sn=8b305e06bc66eedc5cec32635e74e40b
各位科幻电影迷，有没有发现这个标题来自哪部电影的台词呢？
嗯，答案是《蚁人2：黄蜂女现身》。这就是今天我们在宇宙茶餐厅开聊的第二个话题——无所不在的量子科学。对于还没
有观影的读者们，请系好安全带，因为本期微剧透。
首先，应该要指出的是，经历过那么阴暗致郁的《妇联3》之后，需要鼓起多大的勇气才能再次走进电影院来观看漫威的第
二十部系列科幻电影呢？不过幸好这回漫威终于良心发现，影片以一个小得不能再小的格局讲述了一个完美的家庭爆米花
喜剧。然鹅，尿性不改的漫威，用了一个令人细思恐极的彩蛋，瞬间将好不容易从妇联3里的心理阴影走出来的我们又冰冷
残酷地推回到了原点。
稍等一下！为什么我会说这是一个小得不能再小的格局呢？因为，
贯穿整部电影的到处都是量子黑科技。
在这里我简单列
出一些在脑海里还在反复轰鸣的科学名词吧：量子隧穿、量子科技、量子意识、量子测不准、量子区域，等等。这也就难
怪剧中学识相对偏低的二代蚁人Scott会跟他人抱怨了开头的那么一句台词了。（此处是不是应该艾特一下我国的当代量子
教父——中国科学技术大学的潘神呢？）
尽管作为一部科幻电影，里面出现大量的科学名词并不意外，而且对于这些科学名词背后的物理意义我们也毋需细嚼，否
则就会从电影中找出不少bug。当然啦，这或许这也是观看科幻电影的乐趣之一。不过在这里最吸引我注意的就是一个叫
做“量子隧穿”的科学概念。
量子隧穿现象的发现，可以说是现代物理学中量子物理的一个重要实验起源。它描述了在微观世界里，一个粒子能够在一
定概率上穿越位势垒的量子效应，即便这个位势垒的高度大于粒子的总能量。这在经典物理学中是难以相信的，就好像螳
臂当车通常一定死相很难看，然而在量子世界里挡车的螳螂有一定机会毫发无损地活下来。
经典物理：翻山越岭；量子物理：隧穿
（图源：rosaglasogon.se）
另外，量子隧穿现象还与我们人类的生与死息息相关。在这里我说一个与我的老本行有关的，或者说细思恐极的故事
吧。
如果没有量子隧穿现象，可能我们人类压根儿来不及演化出来，地球上所有的生命就已经枯萎了。
这是因为我们的太
阳需要足够长的燃烧寿命才能保证地球上能孕育出如此多姿多彩的生命圈，而太阳的燃烧是通过氢原子核之间的核聚变来
实现，这需要通过量子隧穿效应让太阳内部的原子核穿越隔离这些原子核的库仑位势垒从而促成核聚变。
由于太阳内部的隧穿概率大约为10-20，可以让太阳的燃烧长达约百亿年，于是为地球提供了完美的环境允许在这片蓝色星
球上孕生出复杂的多细胞生命，并且还有充分的时间自由自在地演化。
接下来，又到了我的问题环节。
事实上，量子隧穿现象已经被广泛应用于我们人类研发的诸多高科技产品当中。那么，有
没有读者就此举一些例子呢？或者，不如我们开一开脑洞，想象一下未来的科学应用呢？
欢迎大家踊跃发言，可以通过专栏下方的留言中给我们提供一些你的好想法吧，或许你就是未来的量子科技大神呢