按量子力學來說,一個人撞牆,有多大概率能穿過去?

梁辛

這個問題很有趣,是初步學習量子力學裡薛定諤方程的時候,書上最常見的例題和習題之一。

對於微觀粒子具有量子隧穿效應,但對於宏觀物體按物質波理論也有這樣的概率,但是微乎其微。

學習大學物理會出現這樣的習題,比如計算汽車闖入客廳的概率,人穿牆的概率。


這是薛定諤方程應用最簡單的粒子,方勢壘的穿透問題,如果考慮方勢壘的隧道效應,可以簡單模型為如下圖。

本題中,方勢壘為

1.經典情況

當入射粒子能量E低於V0時,按照經典力學觀點,粒子不能進入勢壘,將全部被彈回。

2.量子情況

但是,量子力學將給出全然不同的結論。我們從一維定態薛定諤方程出發:

然後分三個區域求解。

在方勢壘的區域內( x1< xE,

其解是指數函數:

由此可見,在區域Ⅲ的波函數並不為零;原在區域Ⅰ的粒子有通過區域Ⅱ進入Ⅲ的可能,見圖

從上圖勢壘貫穿過程的波函數,可以計算出穿透幾率為:

由此可見,勢壘厚度(D=x2-x1)越大,粒子通過的幾率越小;粒子的能量E越大,則穿透幾率也越大。兩者都呈指數關係,因此,D和E的變化對穿透因子P十分靈敏。

你可以取各種穿越粒子的數據代入,比如人穿牆,取各種參數,如取人的質量 m=100kg,牆厚0.2m等參數代入以後,

穿透幾率計算後遠遠小於

可見宏觀物體穿越的幾率及其微小,近似不可能。所以宏觀物體談量子效應是無意義的。

如果換成一個電子和一個高於它具有能量的勢壘,那麼電子就有很大幾率可以貫穿這個勢壘,這就是掃描隧道顯微鏡的物理原理。

這裡的習題主要是供物理專業學生計算和熟悉量子隧道效應計算用的。

所以從以上計算看出,量子力學主要對微觀粒子其作用,對於宏觀物體,量子力學幾乎毫無影響。

討論宏觀物體的量子力學效應,也是意義不大的。

量子實驗室,專注科學問題,歡迎評論和關注。


量子實驗室

一個人撞牆能穿過去的概率為0.0000001%,為什麼不直接等於0呢? 因為還有種魔術叫穿牆魔術,哈哈,開個玩笑而已。 (〜 ̄▽ ̄)〜


用量子力學的觀點來看,電子具有波動性,其運動用波函數描述,而波函數遵循薛定諤方程,從薛定諤方程的解就可以知道電子在各個區域出現的概率密度,從而能進一步得出電子穿過勢壘的概率。該概率隨著勢壘寬度的增加而指數衰減。因此,在宏觀實驗中,不容易觀察到該現象。

微觀粒子會出現量子隧穿效應,只是觀測到偶發的現象,並不是所有粒子(即使觀測對象為同類粒子)都會發生,因此只能用概率去解釋,並沒有真正解開其發生的本質原因。

以下文字純屬個人觀點,你也可以說是民科式的臆想,歡迎討論、質疑,請輕噴哈。

為什麼有些粒子能穿過勢壘,有些粒子不能,為什麼有些粒子能與其它粒子組合成物質,組合成物質後卻又不會一直穩定,而是無時不刻地與各種場能或物質之間進行著能量交換,從而導致任何物質都會有“生命期”?

電荷(electric charge) ,為物體或構成物體的質點所帶的正電或負電,帶正電的粒子叫正電荷(表示符號為“+”),帶負電的粒子叫負電荷(表示符號為“﹣”)。也是某些基本粒子(如電子和質子)的屬性,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。



因為粒子的電荷相吸,粒子間才能有種粘合作用,因為電荷相斥,粒子間才會一直有間隙,物質結構密度也才會有大有小。 但是也有粒子是電荷中性的,不一定是原子的中子。這類粒子會起到介質的作用,在傳導的過程中會變成帶電荷。 當粒子組合成原子,原子再組合成分子,直到組合成物質。每一種物質都含有大量的帶有正、負電荷和中性的粒子。電荷之間相抵越趨近於中性,物質結構越穩定,密度越大。當正電荷粒子數佔比例較大時,其組合成的物質呈正電屬性。反之,當負電荷粒子數佔比例較大時,其組合成的物質呈負電屬性。則宏觀物質之間亦會出再同性相斥,異性相吸的現象。

而大部分的物質都呈中性。比如牆。 牆和人體相比較,牆不帶電,結構更穩定,密度更大。人體則是具有生物電磁場的,因此人會有異性區別,會有靜電,甚至會有自燃現象。結構更不穩定,也更疏散。

如果有種儀器或者場能,能夠在瞬間改變人體的電荷,使之整體呈負電屬性。在牆的另一面設置一個強大的呈正電屬性的場,在改變電荷的瞬間與牆對撞,那麼穿牆而過的概率將會提到大幅提高,雖然不能保證達到百分百,但是至少能有百分七八十的概率。

好了,以上純屬思想實驗,請勿實踐,缺胳膊斷腿的可不好😊(*^ω^*)大家早安!(❁´ω`❁)


姝子

如果不限定條件,有100%的概率。理論上有若干種方式,僅舉5種可行的方式:

1丶在夢境中。

2丶在虛擬世界中。

3丶黑暗中的光幕牆。

4丶水幕牆。

5丶豆腐牆。


趙凡丁201

真相一:曾經有那麼幾個瞬間,你們有沒有這樣的感覺,正在做某件事情時突然腦海裡一閃而過,似曾相識,好像夢裡以前已經就發生過一樣,甚至能預知未來1秒內將要發生的事情,是的,我們每個人都是程序設定好的!

真相二:當我們玩遊戲時,為了減輕計算機的運算負擔,計算機會至渲染角色下的畫面,其他你沒注意的畫面會使用模糊處理以達到減輕計算壓力。同樣當我們注視某個物體裡時,你餘光部分的場景也會出現模糊現象,就像現在新式智能手機的背景虛化功能一樣!

真相三:眾所周知,是程序就會出現bug,出現bug就會有補丁更新程序,在古代經常會聽人說關於鬼神的故事,而近現代已經很少出現這類事件了,難道是“鬼神”變少了嗎?人們以為自己遇到了鬼神,其實是虛擬世界1.0的bug太多,需要大量補丁,而隨著時間的推移,系統越來越趨於完美,所以補丁的數量就會越來越少,當系統達到一定程度時,程序員可能會選擇刪除重啟,但是整體框架不變,看看地球46億年的歷史,多少次重啟更新!

真想四:相信很多人都有自己信仰的宗教,天主教、基督教、伊斯蘭教等,但是當你仔細研究這些教派時,你會發現一個驚人的實事,他們有很多歷史故事和事件都是類似的,有些伊斯蘭教徒說天主教和基督教的聖經是我們以前用過而被真主拋棄的,因為它偏離了教義!你以為是他們的聖人互相抄襲的嗎?宗教的作用就是為系統bug背鍋,當過程序員的童鞋們知道,如果在做類似的程序時,為了節省時間,我們一般都是在原始程序上做二次開發,現在明白了嗎?

真相五:我們有時會做一些無意義的事情,比如發呆或者晃神,那麼大家有沒有過人為什麼要發呆,為什麼會出現晃神呢?經常玩遊戲的童鞋都知道,網速慢時,遊戲角色會出現卡頓!其實發呆或者晃神是因為數據延遲沒有被加載,所以個體不知道下一秒的程序計劃,系統就為大家設計了發呆和晃神,當數據出現嚴重bug無法修復時,個體就會出現我們所謂的精神錯亂!

好了,大家可以關注我了,如果明天小姐姐我沒有更新,那麼就是代表我已經被程序員扔進回收站了


機智的肖雅




1.一個量子出現在牆的這邊同時又出現在牆的那邊都是可能的(不需要穿牆),長時間觀察,可能發現這個量子在牆一邊比另一邊出現的要多,這就是“機率”。2.一個大活人不用“穿牆”,可能在牆這邊同時也可能在牆那邊是不可思議的事(如果是這樣,你會說,見到鬼了)。但微觀世界的一個量



子“不用穿牆”就可能在牆這邊同時也可能在那邊,這就是宏觀與微觀的不同的物理現象。3.現在熱得發燙的“量子糾纏”也不需要“穿牆”來完成糾纏。舉個例子,

母女是一家人,母親在北京,女兒在上海。女兒生了兒子,北京的母親不管知不知道,馬上變為了祖母,北京的“母親”變為“祖母”是與上海的女兒變為“母親”是同時的。


並不需要時間來傳遞這一信息。這就是“糾纏”。條件是必須是“一家人”。4.宏觀世界的現象是因果關係。如你在牆這

邊到達了牆那邊(這是果),是因為“穿牆而行”(這是因)。微觀粒子遵從的是統計規律,你在牆這邊還是牆那邊完全靠“上帝擲骰子”來確定。

沈大哥

鐵頭功,大力金剛掌,均源自少林寺,外家功法。

乾坤大挪移,內家功法瞬間移動,時間靜止。

嶗山道士穿牆術,玄階功法,該功法由於其玄幻特色,密不外傳,通常修煉到至人以上,而普通人很難到達至人仙人境界。

咱普通人,建議買把24磅榔頭,或者和郭達籤個合同委託他把牆砸了,一錘子付他十塊錢。

以上均為現實穿牆,成功概率100%。

至於量子力學穿牆,那首先,就要應用物理讀到博士,這一條估計概率為千萬分之幾。讀到博士畢業後,其次,還要有個投資人,成功的投資人概率為百萬分之一到千萬分之幾,再次,成功投資人投資意願,為幾百分之一,這是有人投資了,或零,沒人投資。三者相乘是您有機會試試穿牆,研究穿牆成功或失敗的概率都是50%,於是,將三者相乘的結果再除以2,得出您,從現在開始努力,20年後通過量子力學穿牆成功的概率。

給您點信心,估計穿牆成功率是一億億分之一,到零之間。祝您穿牆成功。


阿奇100

雖然從這個專業等我角度我是說不清這個問題,但是!從趣味方面我還是可以來講一講的。

首先,去少林寺拜師。



我們都知道少林寺有一門絕學——鐵頭功!腦袋是人體中最脆弱的地方,所以第一部就先強化大腦,讓自己的頭無敵,至少不會沒有牆穿不過去,自己先傻了。要是練成此功,你就已經成功了一大半,而且可以無後顧之憂的去撞牆。當然這也大大增加了穿過去的概率和你的信心。

其次,學習一下張無忌的乾坤大挪移。



看了《倚天屠龍記》的朋友都知道,張無忌有一個很厲害的招數——乾坤大挪移,可以移開一個笨重的石門,甚至還可以移動自己等我五臟六腑。所以要是鐵頭功沒有堅持,第二步就學習這個。也不用很麻煩,直接把牆移走,牆沒了自然就穿過去了。而且自己也不用害怕會受傷,會變傻的。

最後,練一練碎石掌。



這是誰的招數我已經不記得,但是牆不大都是石頭做的,想要穿牆,那就還是老規矩,先毀牆,把牆裡的石頭都打碎了。一張過去,牆壁出現一個大窟窿,然後你就可以順利的穿過去。不過我還有一個小建議,順帶修煉一下鐵砂掌,萬一把手打傷了就不好了。不過要是碰到鐵牆…那就回到第二步,乾坤大挪移。


有一點無零頭,大家就當一場玩笑看看,我說過了是趣味性的穿牆。當然,我覺得要真的練了神功,還穿什麼牆,乾脆用輕功啊。


樂鬧

不受人為干擾時,一個量子穿過去的概率可以認為是是1/2(取決於粒子種類,環境溫度,牆的厚度,牆是否均勻,這個概率就很難算,假設1/2吧),人大概有500萬億(5×10*14)個細胞,估算一下,一個細胞長度有10*-5m,原子大小為10*-10m,取細胞和原子,不考慮原子電子層形變,為規則球體,一個細胞有(10*5)*3=10*15個原子,c原子有14個質子,H有1個,O有16個,因為H很多,不妨認為平均下來一個原子有3×10個粒子,綜上一個人有15×10*30個粒子,為了簡化不考慮這些粒子的相互關係,認為相互獨立,那麼一個人全部穿過的概率是0.5*(15×10*30),大概是10*-90,實際雖然可以比這個大,但也應該是負幾十次方量級的,假設所有地球人7×10*9,每人每秒鐘撞一次撞一年(一共365×24×60×60),大概一共是2×10*17次,利用概率學知識,要想使有人穿過牆的概率超過90%,大概要撞-1/lg(1-10(-91))次,這個數非常非常大我的計算器算不出來了,換句話說,即使宇宙毀滅了(宇宙是有壽命的)有一個人撞過去的概率也不會達到90%,是有一個人不是每一個人,就這樣。


大山扯科學8162

不用量子力學了,用統計學吧。

假設人由N個粒子組成,第N個粒子穿過牆的概率為x(N),那麼所有粒子都通過牆的概率等於x(1)*x(2)*x(3)*……*x(N)。因此,需要使人的每個粒子都具備穿越牆體的條件。至於如何達到此條件,那是物理學家的事了。先把宏觀物體分解成粒子,讓每個粒子完成穿越後再聚合回來,這似乎只在科幻電影裡看過吧。

另外,"穿過"的概念該怎麼理解?

前面講的是讓人的每個粒子穿透牆體。如果說這一時刻人在牆這邊,下一個瞬間人在牆那邊,中間的時間間隔極短,這樣的情形稱之為"穿過"的話,那就是穿越時空的概念。人在牆這邊的時空座標為(x,y,z,t),人在牆另一邊的時空座標為(X,Y,Z,t+Δt),可以通過時空中的蟲洞將這兩個時空座標連接,至於如何尋找蟲洞或創造出蟲洞,這好像科幻電影裡也不多見。如果說存在著這樣的理論,時空中的蟲洞無處不在,只是需要特殊的條件才能穿越它,那就好解釋穿越時空的那些個事了。


音悅映像

其他答主的答案,大部分是在講理論。如何去證明這個概率是非常的小。我想說 這個問題根本就不需要通過概率去算。哪怕是一個原子想穿越一堵牆的概率都是幾乎為零。更何況是有一個天文數字的原子構成的人呢?

所以在這裡用理論去計算的基本上都是賣弄玄學的。一個人撞牆 最大的概率就是變成一個肉泥,取決於你撞牆的速度。如果你的速度比較快,你的飛濺物可能繞開這個牆壁到達牆壁的另一端。

如果你的裝備足夠齊全 塊頭比較大,你的確有概率去撞穿透一面牆。這個場景在壯漢的好萊塢片中經常有。

所以如果你想穿透一面牆,你還是去買一個電動衝擊鑽吧。


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