人撞牆,有多大概率能穿過去,乙個人撞牆,有多大概率能穿過去?

時間 2022-10-03 15:21:28

1樓:艾伯史密斯

量子力學中,理論上存在這種可能,這個概率我們是可以估算的,不過完全可以忽略;因為就算你每秒撞一次,從宇宙開始到現在,然後宇宙再重複幾億個來回,也很難發生一次穿過的情況。

量子隧穿效應

在經典力學中,乙個人撞擊一道堅不可摧的牆壁,會被彈回來。

但是在量子力學中,物質由微觀粒子組成,微觀粒子又具有波動性,於是微觀粒子具有一定機率穿過牆,這種現象叫做「量子隧穿效應」。

人由微觀粒子組成,所以從本質上說,人也是有一定機率穿過牆的。

量子隧穿效應的本質是不確定性原理,一道v0的勢壘,粒子能量為e,對於e但是由於不確定性原理,可以使得粒子向真空「借」能量,從而使得e'>v0,為了保證能量守恆和能量時間不確定性原理(δt·δe≧h/4π)成立,粒子借能量的時間必須非常短,而且「借」的能量是要歸還的。

隨著勢壘和距離的增大,粒子隧穿效應的概率將會大大降低,最終低到可以忽略,從而退化為牛頓力學。

建立方程

如下圖:v0為方勢壘,a為勢壘寬度,左邊(x<0)是物體穿越前的波函式,右邊(x>0)是物體穿越勢壘後的波函式。

我們可以圍繞三個區域,建立一維定態薛丁格方程:

首先做個變數替換,然後對方程進行求解:

結合邊界,可以求出粒子貫穿方勢壘的概率p:

由概率方程可以看出,方勢壘的距離和物體的質量越大,粒子穿越勢壘的概率越低,而且概率呈指數衰減非常快。

概率估算

如果我們簡單地帶入資料:牆厚度0.2公尺,人的質量60千克,勢壘差(v0-e)就取1,算出來的概率都是:

p~10^(-10^34);

即10^-10000000000000000000000000000000000,如此小的概率,就算有一億個你,同時每秒撞一次牆,從宇宙開始到現在,然後宇宙再重複幾億億個來回,也很難發生一次穿牆事件。

以上計算,純屬對該問題的定性分析;在實際當中,勢壘稍微高於幾電子伏特,距離達到幾十奈米時,量子隧穿效應幾乎就可以忽略了。

2樓:黑

穿牆的概念,放在現實的生活當中真是匪夷所思,根本就不可能的嘛。

那在量子力學中,就真的可以麼?

這個穿牆的效果在量子力學中有乙個專業的說法,就是隧穿效應。什麼是隧穿效應呢?

簡單地說,量子隧穿效應是指微觀粒子可以穿過一堵比自己還高的牆。這是一種量子效應,用經典的觀點可能很難理解。但結合量子力學中波動性的觀點,用薛丁格方程可以很容易地解出來。

為了方便了解,我們可以先做一種假設,如果面前有一堵牆,我們想翻牆而過,必須具有足夠的能量跳過去。如果能量不夠,我們是絕不可能出現在牆的另一面的。但在量子世界中,即使能量不夠,我們也可以穿牆而過(而不是躍牆而過),這就是量子隧穿現象。

當然這裡的'我們'不能是巨集觀的物體,而是微觀粒子。因為巨集觀物體隧穿的概率實在太小了,以致於根本不可能觀察到。

量子隧穿的發現

量子隧穿其實是從研究放射性的過程中提出來的。

1896年,法國物理學家貝克勒爾從鈾的研究中發現了鈾的放射性,接著居里夫婦也參與了這項研究,後來三人還因此一塊獲得了1903年的諾貝爾物理學獎。

關於放射性當時一直有乙個疑問。以最常見的α衰變來看,是從重原子核中放射出α粒子,即氦原子核。我們知道,原子核的核子(質子或中子)之間是通過強相互作用聯絡在一起的,核子怎麼會掙脫強大的強相互作用逃逸出來呢?

到了20世紀,量子力學發展之後,物理學家逐漸認識到了微觀粒子存在的不確定性和波粒二象性,為放射性的解釋奠定了基礎。1927年,洪特在計算雙勢阱的基態問題時首先注意到了隧穿現象。1928年,美國物理學家伽莫夫和另外兩個科學家分別獨立地發展了阿爾法衰變的理論解釋。

他們通過解方勢壘的薛丁格方程,得出了粒子的隧穿概率,並進一步建立了衰變過程中發射出來的粒子能量和半衰期之間的關係。

後來在一次伽莫夫的報告上,玻恩意識到了隧穿現象的普遍性。他認為這種現象可能並不侷限於核物理學,而是量子力學中一種比較普遍的現象。逐漸地,人們發現了各種各樣的量子隧穿現象。

著名的約瑟夫森結就是利用超導電子的隧穿過程製作而成的。

撞牆與量子隧穿現象

雖說量子隧穿具有普遍性,但這只是相對於微觀世界來說的。而對於巨集觀世界的撞牆,量子隧穿就不適用了。因為巨集觀世界上就沒有產生量子隧穿現象所需要的條件,就是乙個高低勢壘的產生、海森堡不確定性等等。

簡單說,量子隧穿並不適用於穿牆這件事上。

3樓:蕭萌主說情感

乙個人撞牆,是沒有概率能穿過去的,相反,百分百的概率會被牆撞到,所以不建議做這種行為,因為是很危險的。

4樓:小小喵同學

肯定是沒辦法穿過去的人,去撞牆就相當於拿起雞蛋碰石頭一樣,最後受傷的只會是自己。所以不管怎樣不可能穿過去的。

5樓:乙個小淑女啊

乙個人撞牆能穿過去的概率應該是0,因為人的力量沒有那麼大。

6樓:的法國人

乙個人撞牆,有大概率能穿過去後會出事故。

7樓:小王子

我覺得概率很小很小,接近於0 。所以還是不要這麼做

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