眾所周知，光速與任何速度疊加，得到的仍然是光速。根據(jù)愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論，任何物質(zhì)在任何狀況下的速度都不會(huì)超過(guò)光速-- 299,792,458米/秒。從理論上說(shuō)，如果超過(guò)光速，時(shí)間將會(huì)出現(xiàn)倒流。速度的合成不遵從經(jīng)典力學(xué)的法則，而遵從相對(duì)論的速度合成法則?？梢哉f(shuō)目前，光速是無(wú)法改變和超越的。
但是日前兩位德國(guó)科學(xué)家聲稱(chēng)，利用量子隧穿效應(yīng)（quantum tunnelling），他們找到了讓光突破自己速度限制的方法。
所謂量子隧穿效應(yīng)是一種量子特性，是電子等微觀粒子能夠穿過(guò)它們本來(lái)無(wú)法通過(guò)的“墻壁”的現(xiàn)象。又稱(chēng)隧穿效應(yīng)，勢(shì)壘貫穿。所謂勢(shì)壘，指的是電子不易穿過(guò)的壁壘，比如在兩塊金屬（或半導(dǎo)體、超導(dǎo)體）之間夾一層厚度約為0.01nm的極薄絕緣層，構(gòu)成一個(gè)稱(chēng)為“結(jié)”的元件。設(shè)電子開(kāi)始處在一邊的金屬中，可認(rèn)為電子是自由的，在金屬中的勢(shì)能為零。由于電子不易通過(guò)絕緣層，因此絕緣層就像一個(gè)勢(shì)壘。
隧道效應(yīng)無(wú)法用經(jīng)典力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)解釋。而阿爾法衰變就是因?yàn)榘柗Ｗ訑[脫了本來(lái)不可能擺脫的強(qiáng)力的束縛而“逃出”原子核。因電子的能量小于區(qū)域Ⅱ中的勢(shì)能值U0，若電子進(jìn)入Ⅱ區(qū)，就必然出現(xiàn)“負(fù)動(dòng)能”，這是不可能發(fā)生的。
據(jù)了解這兩位德國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)是讓微波光子粒子通過(guò)兩個(gè)棱鏡并進(jìn)行觀測(cè)得出。當(dāng)兩個(gè)棱鏡分開(kāi)時(shí)，大部分粒子都被第一個(gè)棱鏡反射然后被探測(cè)器發(fā)現(xiàn)。但是，他們發(fā)現(xiàn)，有部分粒子卻“隧穿”過(guò)了兩個(gè)棱鏡之間的間隙并被第二個(gè)棱鏡反射回到探測(cè)器。盡管這部分粒子比大部分粒子穿越的距離要長(zhǎng)，但是，兩部分粒子卻是同時(shí)被探測(cè)器發(fā)現(xiàn)。這也就是說(shuō)，產(chǎn)生“隧穿”的光子粒子的速度超出了光速。
正常情況下，粒子無(wú)法穿過(guò)這些“墻壁”，但如果這些粒子足夠小，這一切就可以發(fā)生。在放射性衰變發(fā)生時(shí)、在很多化學(xué)反應(yīng)中以及在掃描隧道顯微鏡內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)這種量子隧穿效應(yīng)，這是因?yàn)楦鶕?jù)量子力學(xué)，微觀粒子具有波的性質(zhì)，因而有不為零的概率穿過(guò)這些“墻壁”。
德國(guó)科布倫茨大學(xué)教授Gunter Nimtz表示：“目前，這是唯一違反狹義相對(duì)論的一種現(xiàn)象?！?/p>
而掃描隧道顯微鏡是量子隧穿效應(yīng)的主要應(yīng)用之一。掃描隧道顯微鏡可以克服普通光學(xué)顯微鏡像差的限制，通過(guò)隧穿電子掃描物體表面，從而辨別遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光波長(zhǎng)的物體。
科學(xué)家表示：“告訴電子如何穿過(guò)‘墻壁’的技巧是讓光同電子‘聯(lián)姻’?！边@場(chǎng)“聯(lián)姻”是“命中注定”的，因?yàn)楣庖怨舱袂还庾拥男问匠霈F(xiàn)，科學(xué)家們將一束光捕獲在鏡子之間，讓其在鏡子間來(lái)回反彈，光把電子夾在中間，讓電子振動(dòng)穿過(guò)墻壁。相關(guān)研究人員指出：“這場(chǎng)‘婚姻’產(chǎn)生的后代實(shí)際上是新的不可分割的粒子，這些粒子由光和物質(zhì)組成，可以自由地通過(guò)像平板一樣的半導(dǎo)體‘墻壁’而消失?！笨茖W(xué)家表示，新粒子的獨(dú)特特征之一是它們會(huì)朝一個(gè)特定的方向延伸，而且它們之間也存在著強(qiáng)烈的相互作用。
目前人類(lèi)還處于量子力學(xué)的摸索階段，量子隧穿的真實(shí)秘密未完全解開(kāi)，但至少讓人類(lèi)看到了一絲曙光。
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