经典物理里有个朴素的判断:能量不够,就翻不过墙。一颗球撞上比它动能更高的势垒,只能弹回来,这是常识。但到了微观尺度,常识开始失灵。
嗯电子、质子这类粒子同时具备波动性,描述它的不是确定轨迹,而是波函数。波函数遇到势垒不会戛然而止,而是指数衰减地渗透进去,在另一头仍有非零概率重新冒出来,换句话说,粒子「穿墙」了。这不是比喻,是实打实的概率事件。
最反直觉的地方在于,没有它我们根本活不下去。太阳核心1500万度听起来吓人,但对氢核聚变所需的库仑势垒而言远远不够,靠经典力学算,太阳该是黑的。恰恰是隧穿让氢核有小概率钻过静电排斥,恒星才得以燃烧。
其实落到地上,扫描隧道显微镜靠的就是隧道电流成像,PET也建立在类似原理上。一个违背直觉的微观现象,最后撑起了大半个现代技术。从某种角度看,我们赖以为生的阳光,本质就是小概率事件堆出来的。下次谁说物理都能靠常识推,把隧穿甩他脸上。