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量子效应与光速的问题
首先明确是可以超越的。
量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的势垒的效应，在经典物理中这种情况不可能发生。
计算一下粒子穿过隧道的时间，会发现粒子的速度超过光速。
Ref: T. E. Hartman, J. Appl. Phys. 33, 3427 (1962) 一群物理学家做了利用量子隧道效应进行超光速通信的实验：他们声称以4.7c的速度穿过11.4cm宽的势垒传输了莫扎特的第40交响曲。
当然，这引起了很大的争议。
大多数物理学家认为，由于海森堡不确定性，不可能利用这种量子效应超光速地传递信息。
如果这种效应是真的，就有可能在一个高速运动的坐标系中利用类似装置把信息传递到过去。
Ref: W. Heitmann and G. Nimtz, Phys Lett A196, 154 (1994); A. Enders and G. Nimtz, Phys Rev E48, 632 (1993) Terence Tao认为上述实验不具备说服力。
信号以光速通过11.4cm的距离用不了0.4纳秒，但是通过简单的外插就可以预测长达1000纳秒的声信号。
因此需要在更远距离上或者对高频随机信号作超光速通信的实验。
量子隧穿效应是怎么让故事中的穿墙术变成现实的？
在中国古老的传说中，穿墙术是一种常见的法术，经常出现在魔术表演中，比如大卫·科波菲尔曾经表演过的穿越长城的魔术。
然而，在现实生活中，人类是无法实现穿墙术的，魔术中的穿墙术只是视觉错觉。
但在微观世界里，粒子确实能够实现穿墙术，这是由于量子隧穿效应的存在。
举个例子，假设一个人在赶路，前方有一座大山阻挡了他的去路。
在经典物理中，人需要绕过山才能到达山的另一边。
但是对于粒子来说，它可以直接穿过大山，即使它的能量不足，也有可能穿过大山的势垒。
这就是粒子的穿墙术——量子隧穿效应。
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了铀的放射性，随后居里夫妇对此进行了深入研究。
他们发现，在α衰变过程中，重原子核会放射出α粒子，即氦原子核。
在经典物理中，原子核的核子之间是通过强核力相互连接的，核子怎么可能逃逸出来呢？随着量子力学的建立，海森堡的不确定性原理和德布罗意波粒二象性的确定，1927年，弗里德里希·洪德在计算双势阱的基态问题时首次发现了量子隧穿现象。
1928年，乔治·伽莫夫正确地用量子隧穿效应解释了原子核的α衰变。
在经典力学中，粒子被牢牢地束缚在原子核内，因为它需要巨大的能量才能逃出原子核的强势能场。
然而，在量子力学中，粒子不需要拥有比势能还强的能量，就可以穿过势垒，因此逃出原子核的束缚。
伽莫夫提出了一个原子核的势能模型，并用薛定谔方程推导出了放射性粒子的半衰期与能量的关系，即盖革-努塔尔定律。
玻恩在听到伽莫夫的理论后，意识到这种理论不仅适用于核物理学，还普遍存在于量子力学中。
他对伽莫夫的理论进行了修正，因为伽莫夫理论所使用的哈密顿量是厄米算符，其特征值必须是实数，而不是伽莫夫所假设的复数。
修正后，理论结果仍然保持不变。
这是量子力学首次成功应用于核子现象的案例。
1931年，雅科夫·弗伦克尔正式给这种现象起了英文术语“tunnel effect”（隧道效应）。
在量子力学中，根据海森堡的不确定性原理，由于粒子具有不确定性，即使粒子能量低于势垒能量，它也有一定的概率出现在势垒之外。
而且粒子能量越大，出现在势垒之外的概率越高。
量子隧穿现象的应用范围广泛，例如在半导体领域，快闪存储器的运作原理涉及到量子隧穿理论。
扫描隧道显微镜（STM）的设计原理也来源于量子隧穿效应，它可以让科学家观察和定位单个原子，具有比同类原子力显微镜更高的分辨率。
虽然电子的隧道效应在金属中使得电子不完全局限于严格的边界之内，但如果将物体从微观世界的粒子换成宏观世界的物体，如人穿墙，取各种参数，例如人的质量m=75kg，墙厚0.2m等参数代入后，就会发现宏观物体穿越的几率及其微小，近似不可能。
因此，虽然粒子可以实现穿墙术，但人类在宏观世界中却无法实现。
量子隧穿效应的发现为我们解释了许多生活中的现象，基本粒子没有形状，没有固定的路径，不确定性是它唯一的属性，既是波，也是粒子，就像是我们对着墙壁大吼一声，即使99.99%的声波被反射，仍会有部分声波衍射穿墙而过到达另一个人的耳朵。
因为墙壁是不可能切断物质波的，只能在拦截的过程中使其衰减。
量子隧穿现象的应用范围广泛，例如在半导体领域，快闪存储器的运作原理涉及到量子隧穿理论。
扫描隧道显微镜（STM）的设计原理也来源于量子隧穿效应，它可以让科学家观察和定位单个原子，具有比同类原子力显微镜更高的分辨率。
虽然电子的隧道效应在金属中使得电子不完全局限于严格的边界之内，但如果将物体从微观世界的粒子换成宏观世界的物体，如人穿墙，取各种参数，例如人的质量m=75kg，墙厚0.2m等参数代入后，就会发现宏观物体穿越的几率及其微小，近似不可能。
因此，虽然粒子可以实现穿墙术，但人类在宏观世界中却无法实现。
量子隧穿效应的发现为我们解释了许多生活中的现象，基本粒子没有形状，没有固定的路径，不确定性是它唯一的属性，既是波，也是粒子，就像是我们对着墙壁大吼一声，即使99.99%的声波被反射，仍会有部分声波衍射穿墙而过到达另一个人的耳朵。
因为墙壁是不可能切断物质波的，只能在拦截的过程中使其衰减。
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虽然电子的隧道效应在金属中使得电子不完全局限于严格的边界之内，但如果将物体从微观世界的粒子换成宏观世界的物体，如人穿墙，取各种参数，例如人的质量m=75kg，墙厚0.2m等参数代入后，就会发现宏观物体穿越的几率及其微小，近似不可能。
因此，虽然粒子可以实现穿墙术，但人类在宏观世界中却无法实现。
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因为墙壁是不可能切断物质波的，只能在拦截的过程中使其衰减。
量子隧穿现象的应用范围广泛，例如在半导体
什么是隧道效应举例说明隧道效应是什么
关于什么是隧道效应举例说明，隧道效应是什么这个很多人还不知道，今天来为大家解答以上的问题，现在让我们一起来看看吧！1、隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。
2、又称势垒贯穿。
3、考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的;按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。
4、在两层金属导体之间夹一薄绝缘层，就构成一个电子的隧道结。
5、实验发现电子可以通过隧道结，即电子可以穿过绝缘层，这便是隧道效应。
6、使电子从金属中逸出需要逸出功，这说明金属中电子势能比空气或绝缘层中低.于是电子隧道结对电子的作用可用一个势垒来表示，为了简化运算，把势垒简化成一个一维方势垒。
7、 所谓隧道效应，是指在两片金属间夹有极薄的绝缘层(厚度大约为1nm(10-6mm)，如氧化薄膜)，当两端施加势能形成势垒V时，导体中有动能E的部分微粒子在E<V的条件下，可以从绝缘层一侧通过势垒V而达到另一侧的物理现象。
8、 产生隧道效应的原因是电子的波动性。
9、按照量子力学原理，在低速情况下，具有能量(动能)E的电子的波长 h 隧道效应λ=----------------- √2mE (其中，h--普朗克常数;m--电子质量;E--电子的动能)，在势垒V前:若E>V，它进入势垒V区时，将波长改变为 h λ’=---------------------- √2m(E-V) 若E<V时，虽不能形成有一定波长的波动，但电子仍能进入V区的一定深度。
10、当该势垒区很窄时，即使是动能E小于势垒V，也会有一部分电子穿透V区而自身动能E不变。
11、换言之，在E<V时，电子入射势垒就一定有反射电子波存在，但也有透射波存在。
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