如果物理想突破#平行时空#障碍就需要利用#量子隧道效应#

随机游程 2019-08-05 13:07:19

都没少看电影电视剧或小说等等充斥着穿越元素故事.都幻想着能有天作为一个穿越者去领略过去或者未来的神奇,在或者去做些改变曾经后悔过的事。其实穿越真的能实现改变过去历史吗?不可能的,因为每个#平行时空#剧情都不替换另一个的时间线。其实我们之所以看着穿越剧会容易渐渐沉迷,实际是人类的心理作用。

那么我们时间概念又是什么呢?其实科学家提出#时间#这个概念是为了记录原子运动的变化。也就是说原子从A到B的这段过程定义为一秒。根据熵增原理,分子原子时不可能回到原来最初的状态的,所以注定每一个#平行时空#时间线不能改变。注意物理理论说法,只是说不能改变并非不能短期跨越另一个。现代物理科学也在思考,也就出现了#量子隧道效应#的思路。在现实中不多见但确实存在这类短期跨越两个平行时空情况。

【量子隧道效应】量子力学里,量子隧穿效应Quantum tunneling effect 是指,像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。在经典力学里这是不可能发生的。但使用量子力学理论却可以给出了合理解释。这个理论是量子力学的一重要推论,依赖于亚原子粒子令人困惑#波粒二象性#。该理论描述了在某些情况下,当一个粒子面对障碍突破经典物理的限制,发生瞬间移动或闪现越过障碍。经典的力学方程显示粒子缺少足够的能量突破限制,但是波粒二象性允许它在不消耗能量的情况下直接闪现出去一段距离。这自然就出现了量子隧穿过程的观点,形象说如小球从山脚一边瞬间到另一边。哪要用多少时间?

★测试该理论的办法呢?当初在量子力学建立时,海森堡不确定性原理与德布罗意波粒二象性影响了后面这个理论的研究。一直到在 1927 年,研究分子光谱时,弗里德里希·洪德在计算双势阱的基态问题发现了#势阱现象。【势阱】是一个包围着势能局部极小点的邻域。被势阱捕获的能量无法转化为其它形式的能量,例如能量从重力势阱中逃脱转化为动能,因为它被势阱的局部极低点捕获。【一个被势阱捕获的物体不能继续向全局势能最低处运动,即使它根据熵的原理自然地倾向于向全局最低点运动。粒子在某力场中运动,势能函数曲线在空间的某一有限范围内势能最小形如陷阱,所以称为势阱】双势阱简单理解就是有两个局部极低点。就发现偶对称量子态与奇对称量子态会因量子叠加形成非定常波包,其会从其中一个阱穿越过中间障碍到另外一个阱,然后又穿回来,这样往往返返的震荡。这是人们首次注意到量子隧穿现象。

其实当今的量子隧穿现象的应用范围可以说十分广泛。比如说半导体领域,快闪存储器的运作原理牵涉到量子隧穿理论。超大型集成电路VLSI integrated circuit问题就是电流泄漏。这会造成相当大的电力流失和过热效应。还有扫描隧道显微镜STM设计原理就是来源于量子隧穿效应,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。这项设计使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛应用前景被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。

由于电子的隧道效应,在这两块金属之间加一个电压,我们就会探测到一个微小的隧穿电流,而隧穿电流的大小和两块金属之间的距离有关,这就是STM的基本原理。不要小看它,当年2001美国911事件,科学家有一个地球联合随机数据测试统计系统发生同时间异常变化,原因就是引发了#平行时空#共振在科学仪器中发生隧穿情况。

★尽管根据推理可以得到结论,对于我们大众而已,对于非理论物理学家来说,这个发现似乎有点空洞。就像人们有时候会用“氢能源”来作为未来替代化石燃料的能源的简略说法。从这个角度,也可以知道更好地了解水的电解过程何其重要。大家都知道,我国在量子通讯技术上是领先全球。记得之前在全球权威的科学杂志《自然》上,中国科学技术大学教授潘建伟和他的团队通过量子研究完成了“瞬间转移”还上了《自然》的封面,其实验简单来说就是:将一个量子转移到距离这个量子很远的地方去,而且是瞬间转移!#量子态隐形传输#。就是在测试量子隧道效应的过程,要做“时空隧道”中的“空间隧道”效果并非易事。

其他科学家研究如何呢?悉尼大学的研究人员David McKenzie和Enyi Guo在《皇家学会会刊》the journal Proceedings of the Royal Society上报告说已经成功地验证了水中的量子隧穿效应,这是英国理论物理学家罗Ronald Gurney在1931年首先预测到一种现象。还有英国利兹大学的化学家团队致力于研究太空中的超低温化学反应,他们设想在太空低温环境中的化学反应可能与经典的化学原理完全不同,或者说,这些化学反应会绕过经典的化学反应理论,遵循一种新的化学反应机理,利兹大学的化学家团队将这种机理称之为“量子隧道效应”,简单地说来,量子空间的“隧道效应”能够克服一般的化学反应所需要的能量水准,在量子空间中存在一种粒子,能够穿越能量水准的障碍,在化学反应的物质之间摇摆穿越,使得超低温中的化学反应发生。氢氧自由基和甲醇的化学反应在极寒的环境中能够发生,并且在超低温63K(—210度)的反应速度大大快于在200K的反应速度,对于这个与直观的感受不相符的现象,需要给出理论化的解释,一旦理论成立,可以得出的推论是:在星际间的尘埃气体中也许蕴含了比之前想象的更多的化学反应。《自然》杂志在2013年1月13日收到论文,2013年5月23日接受论文,2013年6月30日在在线版的化学类栏目发表了论文全文。

最新实验里在使用氢原子,研究人员发现当前情况下,隧穿是瞬间发生的。之前也有过类似的实验,但是现在科学家们拥有了一种被称为attoclock的特殊设备:一种利用光的特性来测量粒子的设备。“使用结构最简单的氢原子,我们发现并没有能够被测量到的时间延迟。”来自澳大利亚格里菲斯大学的团队成员Robert Sang说道。Attoclock每秒发出1000道超短脉冲与氢原子相互作用,脉冲具有30千兆瓦的瞬时功率。

【打开平行时空的关键】很多人认为粒子在进行隧穿时会超过光速,但事实上不过是种假象。假设有一组量子粒子聚在一起形成一束脉冲,然后以隧穿或其他方式穿过某种势垒。其实量子隧穿过程本身没有#量子延迟实验#那样不可思议。未来到时候,我们会不会因为大量出现随意跨越#平行时空#觉得毛骨悚然吗?不知道,我经验看这事后感觉因人而异。

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看金刚经有缘悟得天眼宿命及游魂,现即禅定又念佛