挖隧道的量子

大家一定喜欢逛动物园，而动物园中的老虎也是大家最喜欢观看的动物之一。大家从来也没有担心过老虎会跳过四周的高墙来伤害人兽，因为四周的高墙太高，老虎无能跳出来。按经典力学的观点来说，老虎所住的地方是一个势阱，而四周的高墙则是势垒，而老虎的能量比势垒低，所以它永远也跳不出这堵势垒的高墙。但是，在量子力学中就不一样了，例如处在势阱中的电子，虽然它的能量没有势垒高，但却会有一部分电子能从势阱中跑出来，在α衰变被发现以后，人们试图解释α粒子是如何从原子核中跑出来的。因为原子核的半径很小，而且还能把中子和质子束缚在其中，因此，核是一个很深的势阱，质子和中子都不具有足够的能量从中跑出来。
     在量子力学创立以后，物理学家伽莫夫就用量子力学园满地解释了α射线穿出原子核的问题，并与实验结果符合得相当好。根据量子力学的观点，运动的物质是一种几率波，波长λ与动量P的关系为： 例如用150伏的电势差所加速的电子，其波长为1Å。由于物质是一种几率波，因此，处在势阱中的粒子就会有一定的几率从势阱中跑到外面来。当然，这种效应只是明显表现在微观层次上，对于宏观世界，这种效应就不会出现了，不然的话，动物园中的老虎就能从狮虎山中跑到外面来了。伽莫夫的隧道效应量子力学中的这种效应叫做“隧道效应”，只有用量子力学的思维才能说明，可以说这是量子力学的一个辉煌胜利。