量子穿隧

量子穿隧，是指粒子穿過一道按經典物理規則它沒有足夠能量去跨越的位障。想像一隻球朝一座它爬不上去的山滾去；按經典圖景它總是滾回來。可在量子力學中，存在一個真實的概率，讓球在從未越過山頂的情況下出現在另一側——它徑直穿隧了過去。

其解釋在於物質的波動本性。粒子由波函數描述，那是一團彌散開來的概率幅，而不是位於單一點上的硬彈丸。當這道波遇上位障時，它不會驟然停止；它在位障內部按指數衰減，而非瞬間消失。倘若位障足夠薄，波在遠端邊緣處仍不為零，這便意味著在位障之外探測到粒子的概率不為零。沒有任何東西被借走，能量保持守恆；粒子只是有一個被發現於對面的機會。

穿隧並非什麼奇異的邊角案例，而是自然與技術的主力。太陽之所以發光，正是因為質子只能靠穿隧穿過彼此的斥力而聚變；某些放射性原子核因穿隧而衰變；活細胞中的酶也借它在分子間傳遞電子。它的工程化版本，則驅動著掃描隧道顯微鏡、快閃記憶體與隧道二極體。這個效應真實、尋常，並被每日加以利用。