1樓：
量子隧穿效應也可以存在於某些化學反應中。此類反應中，反應物分子的波函式從反應勢壘穿過即可使反應發生，而在經典的化學反應中，反應物分子只有獲得足夠能量，越過活化能的能壘，反應才可以發生（見右圖）。
對於有量子隧穿效應的化學反應，可通過向阿倫尼烏斯方程中加入一個修正因子q，將反應速率k、溫度t和反應的能壘e（類似於活化能ea）
m是發生隧穿的粒子的質量，2a是位勢壘的寬度
從上式可以看出，發生隧穿的粒子質量越小（德布羅意波長越大），勢壘的寬度越小（即勢壘越窄），反應受量子隧穿效應的影響的可能性越大。因此一般發生隧穿的都是電子、氫原子或氘原子，很少有較重元素的原子參與隧穿的。勢壘的寬度則由粒子隧穿前後所處位置之間的距離所決定，兩個反應位點距離越近，隧穿的程度越大。
並且能壘越低，隧穿程度也越大。由於β分別與2a，和質量m的平方根成正比，故因子q受勢壘寬度的影響比它受粒子質量的影響更大一些。
驗證量子隧穿效應存在於化學反應中的一種方法是動力學同位素效應（kie）。在kie實驗中，反應的一個反應物的某一原子分別被同一元素質量不同的同位素所標記，分別進行反應，通過對比兩者的反應速率，可以得出關於反應機理的資訊。若一個反應的速率控制步驟涉及該同位素與其他元素形成的化學鍵的斷裂，由於越重的同位素形成的化學鍵越不容易斷裂，因此使用同一元素不同同位素標記的反應物參加反應時，反應的速率也應該是不同的，重同位素標記的反應物參與的反應速率應該較慢。
如果這兩種同位素分別是氕和氘（即氫-1和氫-2），通常情況下，kh/kd的值應該在6-10之間，也就是說，含c-h鍵的反應速率是含c-d鍵的反應速率的6-10倍。但如果反應中存在量子隧穿效應，由於質量m在因子q中是處在指數位置上的，m的變化對速率的影響很大，因此kh/kd的值應該遠大於10。實驗事實也證明了這個假設。
比如在下面的反應中，硝基丙烷的阿爾法-氫被有位阻的吡啶去質子化，並被碘代，反應的kie值在25 °c時卻達到25，意味著反應中很可能存在量子隧穿效應。[1]
修正項q的存在，使得存在量子隧穿效應反應的速率k受溫度t影響很小。相對於普通的化學反應，在溫度明顯升高或降低時，此類反應的速率通常不會有很明顯的變化，僅有很小的差異。低溫下，量子隧穿效應反而更加明顯，研究此類反應也通常在低溫下進行。
然而，溫度的升高，使一部分分子躍遷到第二振動能級（n=1）上，降低了勢壘寬度，使反應速率加快。這便是速率受溫度影響不為零的緣故。
量子隧穿效應最常見於有機化學反應中，尤其是一些含活性中間體的反應和某些酶催化的生化反應。它是酶能夠顯著增加反應速率的一種機制。酶使用量子隧穿效應來轉移電子及氫原子、重氫原子一類的原子核。
實驗也顯示出，在某種生理狀況下，甚至連葡萄糖氧化酶 （glucose oxydase）的氧原子核都會發生量子隧穿效應。
質子-質子鏈反應也是量子隧穿效應的例子之一。
2樓：卡文迪迦
一分鐘瞭解什麼是量子隧穿效應
量子隧穿效應的首次穿牆
量子隧穿效應是怎麼讓故事中的穿牆術變成現實的？
3樓：小顏愛遊戲
在中國古老法術之中，穿牆術可以說是出現頻率較高的法術了，如今也廣泛存在於各種魔術之中，記憶猶新的就是，大衛科波菲爾當年橫穿長城。然而，在現實生活中，人是不可能會穿牆術的，魔術中的穿牆術都是障眼法。不過，在微觀世界裡，粒子們卻真的會穿牆術，而這就是著名的量子隧穿效應。
舉個例子，假如人在趕路，前面有一座大山擋住了去路，那麼人如果要前往大山的另外一邊，那麼你就只能翻過山去。但是對於粒子而言，它可以直接穿過去，即使能量不足，也可以穿山而過。這就是粒子穿牆術——量子隧穿效應。
1896 年，法國物理學家發現了鈾的放射性，後來居里夫婦進一步對此研究，我們都知道，宇宙有四大力——強核力、弱核力、電磁力以及引力。楊振寧就是統一了三大力，是宇宙大一統只差臨門一腳。居里夫婦在研究中發現，以最常見的α衰變來看，是從重原子核中放射出α粒子，即氦原子核。
我們知道，原子核的核子（質子或中子）之間是通過強核力聯絡在一起的，核子怎麼會掙脫強大的強核力逃逸出來呢？
後來，量子力學建立，海森堡不確定性原理與德布羅意波粒二象性的確定，在 1927 年，研究分子光譜時，弗里德里希·洪德在計算雙勢阱的基態問題發現了有趣的現象。
勢阱是一個包圍著勢能區域性極小點的鄰域。被勢阱捕獲的能量無法轉化為其它形式的能量（例如能量從重力勢阱中逃脫轉化為動能），因為它被勢阱的區域性極低點捕獲。也正是因此，一個被勢阱捕獲的物體不能繼續向全域性勢能最低處運動，即使它根據熵的原理自然地傾向於向全域性最低點運動。
粒子在某力場中運動，勢能函式曲線在空間的某一有限範圍內勢能最小，形如陷阱，所以稱為勢阱。雙勢阱簡單理解就是有兩個區域性極低點。
洪德就發現偶對稱量子態與奇對稱量子態會因量子疊加形成非定常波包，其會從其中一個阱穿越過中間障礙到另外一個阱，然後又穿越回來，這樣往往返返的**。這是人們首次注意到量子隧穿現象。
而到了 1928 年，喬治·伽莫夫正確地用量子隧穿效應解釋了原子核的阿爾法衰變。在經典力學裡，粒子會被牢牢地束縛於原子核內，主要是因為粒子需要超大的能量，才能逃出原子核的非常強的位勢。所以，經典力學無法解釋阿爾法衰變。
在量子力學裡，粒子不需要擁有比位勢還強的能量，才能逃出原子核；粒子可以概率性的穿透過位勢，因此逃出原子核位勢的束縛。伽莫夫想出一個原子核的位勢模型，藉著這模型，藉著這模型，他用薛定諤方程推匯出進行阿爾法衰變的放射性粒子的半衰期與能量的關係方程，即蓋革-努塔爾定律。
在一場伽莫夫的專題研討會裡，量子力學的核心人物玻恩聽到了伽莫夫的理論之後，他敏銳地意識到，這種理論不僅僅侷限於核物理學，還普遍存在於量子力學之中。玻恩對伽莫夫的理論進行了修正，因為伽莫夫理論所使用的哈密頓量是厄米算符，其特徵值必須是實數，而不是伽莫夫所假定的複數。
經過修正之後，該理論仍舊維持不變原先的結果。這是伽莫夫提出的阿爾法衰變機制是首次成功應用量子力學於核子現象的案例。
早在2023年，朱利斯·利廉費德就已觀察到電子冷發射現象，但物理學者最初都無法對於這現象給出合理解釋。而玻恩將伽莫夫理論應用於量子力學之後則很好地提供瞭解釋。
直到 1931 年，雅科夫·弗倫克爾在著作《波動力學，基本理論》裡，才正式給這種現象起了英文術語「tunnel effect」（隧道效應）。
我們知道，根據牛頓經典力學，粒子是不可能穿過能量比自己高的勢壘的。但在量子力學中，根據海森堡的不確定性原理，由於粒子具有不確定性，即使粒子能量低於勢壘能量，它也有一定的概率出現在勢壘之外。而且粒子能量越大，出現在勢壘之外的概率越高。
一個電子波包穿過一個勢壘時的量子隧穿現象
這個隧穿機率則是由薛定諤方程確定，隧穿時的能量變化與隧穿時間滿足不確定關係，即△e*△t~h。
當我們帶入一維定態薛定諤方程去求其穿透機率就會發現，勢壘厚度(d=x2-x1)越大，粒子通過的機率越小;粒子的能量e越大，則穿透機率也越大。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。
但是如果你把物體從微觀世界的粒子換成了巨集觀世界的物體，比如人穿牆，取各種引數，假如人的質量 m=75kg，牆厚0.2m等引數代入以後，就會發現可見巨集觀物體穿越的機率及其微小，近似不可能。所以這也是為什麼粒子會穿牆術而人不可能的原因。
量子隧穿效應的誕生也為我們解釋了很多生活裡的現象，基本粒子沒有形狀，沒有固定的路徑，不確定性是它唯一的屬性，既是波，也是粒子，就像是我們對著牆壁大吼一聲，即使99.99%的聲波被反射，仍會有部分聲波衍射穿牆而過到達另一個人的耳朵。因為牆壁是不可能切斷物質波的，只能在攔截的過程中使其衰減。
量子隧穿現象的應用範圍可以說十分廣泛，比如說半導體領域，快快閃記憶體儲器的運作原理牽涉到量子隧穿理論。超大型積體電路(vlsi integrated circuit) 的一個嚴峻的問題就是電流洩漏。這會造成相當大的電力流失和過熱效應。
掃描隧道顯微鏡（stm）的設計原理就是**於量子隧穿效應，掃描隧道顯微鏡可以讓科學家觀察和定位單個原子，它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的解析度。stm使人類第一次能夠實時地觀察單個原子在物質表面的排列狀態和與表面電子行為有關的物化性質，在表面科學、材料科學、生命科學等領域的研究中有著重大的意義和廣泛的應用前景，被國際科學界公認為20世紀80年代世界十大科技成就之一。
由於電子的隧道效應，金屬中的電子並不是完全侷限於嚴格的邊界之內，也就是說，電子密度不會在表面處突然驟降為零，而是會在表面之外指數性衰減，衰減的長度量級大約為1nm。如果兩塊金屬靠的很近，近到了1nm以下，他們表面的電子雲就會發生重疊，也就是說兩塊金屬的電子之間發生了相互作用。如果在這兩塊金屬之間加一個電壓，我們就會探測到一個微小的隧穿電流，而隧穿電流的大小和兩塊金屬之間的距離有關，這就是（stm）的基本原理。
stm掃描到的銅表面的局域態密度圖案
很多人可能會問，人體真的沒有辦法發生量子隧穿效應嗎？畢竟人體也是由粒子構成的，按照剛才薛定諤方程的計算，人體穿過牆壁的機率微乎其微。
牆壁作為勢壘，必然存在一定的透射係數，可這種透射係數對物體的質量及能量差相當敏感。物體質量和勢壘寬度越大，則透射係數衰減越快，而人體的物質波長大概在10的-36次方米數量級，甚至比普朗克尺度還要小。
除非等體內所有電子、原子同時遂穿，宇宙誕生至今不過137億年，你如果在牆壁前試驗100億個137億年的時間，這一概率事件或能發生一次。除非你可以在瞬間將自己拆分為粒子，在穿牆之後，又可以立馬進行重組，不過牆壁能在攔截的過程中使粒子衰減，穿越完了估計會少手少腳吧。
很多人認為粒子在進行隧穿的時候速度會超過光速，但事實上這不過是一種假象，假設有一組量子粒子，它們聚在一起形成一束脈衝，然後，它們以隧穿或其他方式穿過某種勢壘。結果發現，勢壘另一邊檢測到的脈衝似乎表明，其運動速度似乎超過了光。
然而，這裡所發生的一切只出現在通過量子隧穿效應穿過勢壘的一部分量子粒子，而脈衝中的大多數粒子的作用與飛向牆壁的小球相同——它們會**，無法到達目的地。如果能把能穿過勢壘的粒子提前，有傾向性地切斷脈衝後面的粒子，結果就會錯誤地測量出比光速還快的速度。但事實是，沒有單個粒子能真正打破光速。
也就是說量子隧穿過程本身沒有固有的量子延遲。但要說超光速，這僅限於幻想。這也側面證明了相對論的正確性。
粒子世界紛繁複雜，這群小精靈還有太多的未知性等著我們去探索，說不定以後我們會發現，其實他們也是有意識的生命體呢，到時候，你會不會覺得毛骨悚然呢？
化學反應的概念，各類化學反應的定義
化學反應是指一種或幾種物質在一定條件下轉化為另一種或另幾種物質，即物質的本質發生變化。如金屬鐵熔融變成鐵水，不屬於化學變化，鐵還是鐵，屬於物理變化 同樣冰變成水，水變成水蒸汽都屬於物理變化。如煤炭燃燒後變成二氧化碳氣體和煤灰，屬於化學變化。如鐵遇鹽酸放出氫氣和生成氯化亞鐵，這是化學變化，鐵完全變了，...
已知化學反應的熱效應用H表示，單位為kJ mol其值為負
a h2 g cl2 g 2hcl g 的反應熱 生成物的鍵能減反應物的鍵能 436kj?mol 1 243kj?mol 1 2 431 kj?mol 1 183kj?mol 1，故1mol氫氣與1mol氯氣反應時放出熱量為183kj，h 183kj mol，則熱化學方程式h2 g cl2 g 2h...
化學反應有多種型別 氧化反應是化學反應中的一種
主要反應型別 1 無機反應 分解反應 指一種化合物在特定條件下分解成二種或二種以上較簡單的單質或化合物的反應 化合反應 指的是由兩種或兩種以上的物質生成一種新物質的反應 複分解反應 由兩種化合物互相交換成分,生成另外兩種化合物的反應 置換反應 指一種單質和一種化合物生成另一種單質和另一種化合物的反應...