您的位置首页百科知识

穿墙术在现实中不存在,却在理论上成立,如何才能实现这一技能?

穿墙术在现实中不存在,却在理论上成立,如何才能实现这一技能?

的有关信息介绍如下:

穿墙术在现实中不存在,却在理论上成立,如何才能实现这一技能?

本文参加芝士回答 #科学了不起# 系列征文

在一些科幻电影或玄幻电影中,我们偶尔能看到一个神奇的场景,电影人物竟然能够轻松地穿过一堵墙。大家都知道,这种情况在现实中是不可能发生的,因为任何物质都是由基本粒子组成,但不同种类的物质所组成的结构不同,因此不能发生相互交融。所以如果我们和墙壁“硬碰硬”的话,那么最终倒霉的还是我们自己。

虽然人类在现实中无法掌握穿墙术,但却能在科学上解释这种现象的存在。物理学家认为可以从经典力学和量子力学这两个角度出发,经典力学从牛顿那一时期就开始发展,一直发展到今天经久不衰,而量子力学则是上个世纪初才出现的,在未来可能是许多物理学家研究的重点方向。

那么经典力学和量子力学分别如何解释穿墙现象呢?经典力学理论认为,只要一个物体拥有足够大的势能,那么它可以穿过挡在它前面的障碍。以小球翻越拱形桥为例,由于小球的势能有限,它只能从拱形桥的上方通过,最多也是冲上桥后飞出去。如果小球的势能大到一定程度,那么它可以直接穿过拱形桥到达另一边。

而量子力学认为,任何物体都是由量子构成,就算物体没有足够的势能,也能够从障碍物中穿过去,原因是障碍物也是存在缝隙的。当然我们人类一般是无法发现这种缝隙,例如居民建筑里的一堵墙,正常情况下是不会有裂缝的,但在量子力学的世界中这种裂缝是存在的,而且非常细微,只有用量子的角度去衡量才能发现它的存在。

从经典力学的角度去解释穿墙现象比较好懂,但从量子力学的角度去解释穿墙现象则比较抽象,毕竟人类现在对量子力学这门学科的研究还没有达到像经典力学那样的程度。如果要从量子力学的角度出发解释穿墙现象,那么我们需要了解量子的特性。量子是一种充满不确定性的微粒,它的不确定性表现为运动方向的不确定。

上个世纪著名物理学家薛定谔在研究量子的性质中提出了薛定谔方程,该方程提出了“势垒”一词。人类之所以无法穿过一面墙,是因为墙里有势垒在发挥作用。从经典力学的角度出发,人体所拥有的势能不足,无法穿墙。而从量子力学的角度出发,人体所拥有的势能不是问题,这就涉及到了一个叫“量子隧穿”的效应。

由于科技水平的限制,目前科学家还无法人工制造量子隧穿的现象,但它在理论上是成立的。理论表明,量子隧穿的过程中会产生α粒子,这种粒子和其它物理反应中的粒子不同,因为它拥有足够的能量逃出原子核,这种现象被称为量子隧穿效应。如果未来科学家对该效应有更深入的研究和了解,那么人类距离掌握穿墙术就越近了,是不是很科幻?