作者pipidog (如果狗狗飛上天)
看板Physics
標題Re: [問題] 關於Quantum tunneling
時間Fri Sep 18 01:34:57 2009
※ 引述《xereo (凜悠悠)》之銘言：
: 最近在做考古，
: 有一題關於量子穿隧的題目
: 93清大物理
: 問題
: 『量子穿隧一直是量子力學理一個很吸引人的現象，
: 你有沒有想過這是否表示密閉藥罐裡的藥只要搖的夠用力夠久，
: 的確有可能掉出來？
: 同樣道理，如果要你去撞教室的牆，是不是只要橫下心，死命的撞，
: 總有一天會出現在牆的另外一邊？
: 請給出理由佐證你的看法。』
關於這個問題,一般老師上課或是教科書給你的答案都是"會"!
只是說機率太小,以致於你一生都沒見過但我覺得這個說法根本是錯的!
全世界有60億人口,每個人活60年好了,這等效上來講相當於3600億年的
時間中,我相信類似的實驗到處都在發生,你的手摸桌子,你的腳踏地上,
你睡在床上,你一屁股坐在椅子上,你一天幾乎24小時都在進行這個巨觀
穿隧的實驗,就拿一秒做一次來算好了,這個實驗在60年之類,在地球上
進行了10^20次(這還是人類在進行的部分,外面的鳥摔下來,天空的雨打
到玻璃上,路邊的小狗尿尿在路上都還不算,所以有人說10^23次方很大,
以這個估計來看我覺得還好)請問機率很低很低好了,作10^20次方次這
個實驗,還看不見一次?
如果把時間拉得更長,從物質文明開始的這200年就好了,這個數字會在加
上3~4倍,為什麼一次例外都沒有被報導過?這樣你真的相信"會!只是機率
很低"這種說法?很難接受,我覺得一個人如果活超過60歲,應該至少要讀過
一篇某人因為量子穿隧,不小心穿透自己家的地板摔到樓下的新聞,這才
符合我們前面的估計.
我的答案是不會! 在理論上就不會,原因是因為"inchorence",我們都知道
巨觀系統下的粒子數,至少都是用10^23個為單位的,在這樣的系統下做實驗
,你要讓每個粒子的波函數同相位根本是完全不可能的事情,這些波函數會
彼此進行大量的干涉相消,最後的結果是每個粒子都只是localized自己
的晶格位置上,根本就沒有量子效應可言.所以這個實驗,你作無數次都不會
成功的,因為這些波函數都沒有in phase,強大的相消的效應,根本不可能
有任何entend的波函數,別說穿牆了,就是一個粒子想要靠穿隧跑到隔壁的
site都是不可能的事情.這就是為什麼量子效應都要對粒子數少的,系統小的
才有可能看見.
有人說不對啊,那超導,超流,BEC不都是很有名的巨觀量子效應?它們都是在
巨觀的尺度下就可以看見的啊? 可是就是這麼剛好,這些效應之所以具觀,
就是因為系統裡面的粒子通通的in phase了! 所以你可以用一個巨觀的波函
數去同時描述這所有的粒子,所以你會看見在巨觀尺度上的量子效應.洽洽
反過來呼應了前面的說法.
事實上類似的粒子來有很多,例如像是為什麼Gamma射線可以穿透鉛壁? 這
個除了能量高是一個原因外,Gamma射線要接近in phase也是關鍵.甚至高能
粒子為什麼可以穿透地球,打到地底? 同樣的,能量之外,in phase也是關鍵.
Dirac曾經討論過這個問題,早期別人問他說,量子力學裡面最重要也最深刻
的內涵是甚麼?他的回答是"不對易".但後來他在他自己的書裡面就改了這個
說法,他後來傾向說是"相位".相位是個很神秘的東西,他是一個norm=1的數,
並不影響單一個粒子的機率,但是卻製造了可明確觀測到的干涉現象.所以他
認為量子力學之所以發現的晚,就是因為這個"相位"隱藏的太神祕了,而
Heisneberg跟Schrodinger之天才之處,就在於他門發現了這個藏的如此美妙
的東西.
所以我的說法是,不要再相信什麼只要你一直嘗試,球總有一天會穿牆,我的
答案是不會,永遠都不會,球要穿牆,唯一的可能是你先設法讓他們的波函數
in phase,變成類似超導態,這樣巨觀的量子效應才可能存在.
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★人生中最溫暖的夏天是在紐約的冬天★
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◆ From: 69.105.203.108
※ 編輯: pipidog 來自: 69.105.203.108 (09/18 01:41)
推 ntust661:大推好文 09/18 01:45
推 ntust661:所以說讓球變成超導態即可穿越? 09/18 01:54
→ pipidog:我不敢這樣說,但coherence絕對是巨觀量子效應的第一步 09/18 01:57
推 yawasuky:怎麼還不ｍ...... 09/18 04:39
推 WINDHEAD:推這篇!! 09/18 06:13
推 jhihshihyou:Quantum tunneling並不用對應粒子數少 09/18 07:17
→ jhihshihyou:quantum effect的觀測就更不用對應粒子數少.... 09/18 07:18
推 waldi:或許說 每一次的的碰撞都是獨立的 機率不會累加 否則超過1 09/18 09:05
推 wen0034:請問倒數第二行的 他們的波函數 是何意？他們是指？？？ 09/18 09:49
推 wen0034:盒子裡不是只有一棵藥片嘛！ 09/18 09:54
推 macher:大大好文 請問參考文獻出自何處 09/18 10:30
推 macher:回wen大:他們看起來像是一顆 實際上不是 粒子跟波是一體的 09/18 10:34
推 leo80042:推這篇 09/18 11:11
推 wen0034:我瞭解，只是一棵藥片的波函數何來coherent(in phase)? 09/18 11:12
推 wen0034:個人覺得藥片能否穿盒問題與巨觀量子效應無關 09/18 11:21
推 ANUBISANKH:從 Dirac 的相位 operator 可以看見他對這思考很深... 09/18 11:28
→ pipidog:一顆藥片,裡面是10^23以上個原子組成的,這些原子的波函數 09/18 11:44
→ pipidog:彼此之間會因為incoherent而彼此相消,而失去巨觀波動性 09/18 11:45
→ pipidog:總的來講,就表現成了粒子性,這個你擾動了糾纏態,糾纏態就 09/18 11:46
→ pipidog:被破壞了的概念類似 09/18 11:46
→ pipidog:我認為古典跟量子之間的過渡,就在於相位這件事情上 09/18 11:49
→ pipidog:不過當然啦,才疏學淺,這只是我個人的意見,也許不盡正確 09/18 11:49
推 jjsakurai:不是很同意 但我推你有自己的思考模式 09/18 12:58
推 covari:很好奇極限在哪 因為有人有做出巴克球的雙狹縫繞射實驗耶 09/18 13:31
推 dogtsing:好文推 09/18 21:42
推 Federerstone:推 09/18 23:02
推 cosmo2256:24世紀 會有一種叫做企業號的飛船 可以讓所有人穿遂XD 09/18 23:37
→ cosmo2256:DATA!! BEAMING ME UP.... ENERGIZE! 09/18 23:38
推 ntust661:XDDDDDDDDDDD 樓上XD 09/19 00:07
推 steve19885:推 09/19 01:20
噓 Sadan:你難道不知到每年有多少人帶套卻還是中獎嗎?光是這千千萬萬 09/19 08:11
→ Sadan:個"意外"可能就包括你說的真實案件拉! 09/19 08:11
推 red0210:精子穿隧效應.....? 09/19 12:01
推 red0210:好文再補推!!! 09/19 12:03
推 ntust661:樓上郝糟糕.. 09/19 15:12
推 milkcake:推推推~ 09/19 15:51
→ h888512:帶套中獎也能說= = 那種可能原因很多吧.... 05/16 17:36