量子隧穿

量子隧穿，是指粒子穿过一道按经典物理规则它没有足够能量去跨越的势垒。想象一只球朝一座它爬不上去的山滚去；按经典图景它总是滚回来。可在量子力学中，存在一个真实的概率，让球在从未越过山顶的情况下出现在另一侧——它径直隧穿了过去。

其解释在于物质的波动本性。粒子由波函数描述，那是一团弥散开来的概率幅，而不是位于单一点上的硬弹丸。当这道波遇上势垒时，它不会骤然停止；它在势垒内部按指数衰减，而非瞬间消失。倘若势垒足够薄，波在远端边缘处仍不为零，这便意味着在势垒之外探测到粒子的概率不为零。没有任何东西被借走，能量保持守恒；粒子只是有一个被发现于对面的机会。

隧穿并非什么奇异的边角案例，而是自然与技术的主力。太阳之所以发光，正是因为质子只能靠隧穿穿过彼此的斥力而聚变；某些放射性原子核因隧穿而衰变；活细胞中的酶也借它在分子间传递电子。它的工程化版本，则驱动着扫描隧道显微镜、闪存与隧道二极管。这个效应真实、寻常，并被每日加以利用。