量子技術實現穿牆術,理論是否可行
在中國古代傳說故事中,嶗山道士經過特殊修鍊,就具有穿牆的特異功能,無須翻牆,輕鬆穿牆而過。現實中能否實現還要靠量子技術
為量子?
量子(quantum)是微觀物理學或稱高能物理學裡面的重要概念。說是微觀物理學,是因為人眼解析度0.1-0.2毫米;光學顯微鏡:0.2微米;電子顯微鏡:0.2納米。1978年,一種新的物理探測系統—— 「掃描隧道顯微鏡」已被德國學者賓尼格和瑞士學者羅雷爾系統地論證了,並於1982年製造成功,其解析度高達0.1埃米,即10-^11米,可以直接分辨出單個的原子。因原子直徑是10-^10米。說是高能物理學,是因為所研究的對象都是高速運動具備高能量的微觀粒子。
稍有消防知識的人都知道,在超高壓的水槍的噴射下,消防槍的水就連鐵板都能夠穿透而過,更何況是在量子狀態下的量子可以穿牆而過,關鍵之處在於:如何將人化成量子態…
首先我們要知道一個概念,什麼是量子隧道效應
舉例來說,在經典物理世界,如果要從山的一頭到山的另一頭,唯一的辦法就是翻越山頭,即爬上山坡這邊到山頂,然後從另一側山坡下去到另一側山腳。但是,在量子物理世界,如果我們需要搬運的物體具有量子效應,那麼它完全可以就像在山腳下打穿一個隧道一樣,直接從山腳下隧穿到另一頭,並不需要付出能量的代價去翻越山頭。在物理裡面,這座山,就是所謂的「勢壘」,即阻礙粒子運動的能量障礙。微觀量子隧穿勢壘的過程又稱之為「量子隧道效應」。
量子隧道效應是真實存在的。其基本原理可以形象地用量子隨機性來解釋:微觀粒子在一個確切空間位置出現是具有一定概率的,在某一時刻,粒子位於山這頭A位置,在下一個時刻,粒子就可能位於山那頭B位置,就好像從A到B打通了一條無形的隧道,但這並不是實際的粒子運動軌道。粒子在B位置出現的概率是和勢壘的大小有關的,勢壘越小則概率越大。
利用量子隧道效應,可以實現掃描隧道顯微鏡,它主要就是利用一個極小的針尖,最頭上只有一個或數個原子,當足夠靠近材料表面但不發生直接接觸時,材料表面的電子就會克服勢壘隧穿到針尖上,從而形成隧道電流,再經過電路放大就成為測量信號,隧穿電流的大小和針尖到材料表面的距離成反相關,和材料表面電子密度正相關,利用這個基本原理就可以「感應」出材料表面電子/原子分布。
利用半導體量子隧道效應做的半導體隧道結是半導體二極體的基本原理,如今已經成為現代半導體技術的核心。利用超導體量子隧道效應做成約瑟夫森結,具有非常靈敏的磁響應,也是超導量子比特的基本單元之一,可以做世界上最靈敏的磁探測儀——超導量子干涉儀,和世界上最快的計算機——超導量子計算機。
如上的幾個例子已用實踐證實了量子隧道效應的存在。那麼,利用特殊的量子技術,可否讓整個人也穿牆而過呢?這是一個很美好的願望。
有人說,量子力學是二十世紀物理學的里程碑,是現代科學的基礎,推動了科技的進步。
科幻電影中把人解體成亞原子粒子穿越蟲洞再復原,也是一種「穿越」的方式。如果我們把人分解成微觀粒子,讓粒子們紛紛穿牆而過,到另一側在「組裝」起來成為原先的人,是否可能?答案是這隻能存在於幻想之中。
原因很簡單,我們的宏觀世界並不是微觀粒子「搭積木」似的拼裝出來的。物理學中有個重要的原理,叫做層展現象,或者說1+1>>2。一組微觀粒子的行為,是無法用單個微觀粒子一一疊加得到的,因為粒子和粒子之間還存在複雜的相互作用。對於一個人體這麼龐大的宏觀物體來說,擁有的粒子數目是海量的,粒子之間的相互作用是非常複雜的,遠遠超越了我們能夠控制的範圍。
即使我們把人打成一堆無相互作用的微觀粒子,即使非常艱難地保證每一個粒子都能穿牆而過,我們也沒有能力按照原先的粒子相互作用方式,把它們恢復到原樣。
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