解讀隧道效應(yīng)剖析量子理論對(duì)認(rèn)知界域的沖擊

黑河學(xué)院理學(xué)院 黑龍江 黑河 164300

"隧道效應(yīng)"是量子力學(xué)中微觀粒子超能力"隧穿"勢(shì)壘的理論[1]。隨著量子理論的不斷發(fā)展,人們?cè)诓粩喔聦?duì)經(jīng)典理論的解讀,如果承認(rèn)"隧道效應(yīng)"是不是就否定了能量守恒普適性?

隧道效應(yīng)是由微觀粒子波動(dòng)性所確定的量子效應(yīng),又稱(chēng)勢(shì)壘貫穿?？紤]粒子運(yùn)動(dòng)遇到一個(gè)高于粒子能量的勢(shì)壘,按照經(jīng)典力學(xué),粒子是不可能越過(guò)勢(shì)壘的;按照量子力學(xué)可以解出除了在勢(shì)壘處的反射外,還有透過(guò)勢(shì)壘的波函數(shù),這表明在勢(shì)壘的另一邊,粒子具有一定的概率,粒子貫穿勢(shì)壘。

圖一 隧道效應(yīng)

如圖一所示,依據(jù)測(cè)不準(zhǔn)理論在勢(shì)壘的左側(cè)低能波,仍然可以有穿越高能勢(shì)壘的可能,轉(zhuǎn)變成能量為E'的透過(guò)波。圖二是一嶗山道士,宣講他會(huì)穿墻術(shù)。自然人們都認(rèn)為他是騙術(shù),會(huì)障眼法,迷亂人們的視覺(jué)判斷。理論上分析道士如果穿越障礙,必須找到那個(gè)貫穿的隧道,宏觀上認(rèn)為這不可行,這個(gè)道士只不過(guò)是狂言而已。但如果我們不是從整體認(rèn)知這個(gè)道士,而是把道士量子化,看作是有無(wú)數(shù)一份一份微小粒子組成。盡管他全身粒子同時(shí)穿墻而過(guò)的概率幾乎為零,但依據(jù)測(cè)不準(zhǔn)原理[2]則無(wú)法否認(rèn)機(jī)體組成某粒子會(huì)進(jìn)入墻體內(nèi)的某個(gè)隧道,穿越壁壘到達(dá)墻的另一側(cè),所以在量子理論框架下,穿墻術(shù)非狂言!

圖二 穿墻術(shù)

如何解讀經(jīng)典和量子的矛盾?可簡(jiǎn)言之,關(guān)鍵是對(duì)事物認(rèn)知的界定!從不同認(rèn)知尺度打破思維桎梏,把宏觀可視物質(zhì)置于無(wú)限量子化的微觀維度里,分割整體為獨(dú)立個(gè)體,避免“暈輪效應(yīng)”,“識(shí)廬山真面目”的概率必然增大,這樣或許更接近于本質(zhì)。隨著科學(xué)理論的不斷發(fā)展進(jìn)步,對(duì)事物本質(zhì)的認(rèn)知也在同步更新。隧道效應(yīng)給認(rèn)知領(lǐng)域[3,4]帶來(lái)了時(shí)代變革的轉(zhuǎn)機(jī)!

一、隧道效應(yīng)對(duì)認(rèn)知微觀化的沖擊

各種理論的發(fā)展史都是在認(rèn)知理論的承載下漸變前行。從經(jīng)典宏觀到微觀量子,認(rèn)知界域的發(fā)展使得理論的維度在不斷延伸。隧道效應(yīng)解讀了認(rèn)知對(duì)象微觀化的既存性。如果以數(shù)量級(jí)式對(duì)事物內(nèi)在本質(zhì)作量化剖析,則結(jié)果會(huì)截然不同,因此不能以某一量級(jí)的對(duì)象去挖掘事物的內(nèi)質(zhì),給予片面斷論。如圖三,從不同的高度對(duì)象的認(rèn)識(shí)截然不同,隨著視覺(jué)感知的表象在不斷變化,本體與客體的相對(duì)意義也會(huì)發(fā)生改變,正如“無(wú)所從來(lái),亦無(wú)所去”所禪示,最終都可融為一體回歸本源。

圖三 認(rèn)知半徑變化下的象圖

圖四 波的干涉現(xiàn)象

隨著認(rèn)知界域的改變,揭示事物本質(zhì)的理論也必將隨之發(fā)展創(chuàng)新?！兑捉?jīng)》中提到“爻者,言乎變者也”,辯證的闡述了宇宙事物交互變化的根本。既可擴(kuò)大化看問(wèn)題也可微小化解釋本質(zhì),但問(wèn)題的本質(zhì)或許可以理解為不是一成不變,緊是適應(yīng)認(rèn)知發(fā)展的某個(gè)階段某個(gè)維度上的相對(duì)本質(zhì)。

二、隧道效應(yīng)對(duì)認(rèn)知邊緣化的沖擊

在日常生活中,船行水面常能見(jiàn)到水波蕩漾,后浪推前浪,一浪高一浪。浪變高波紋變大,波的邊緣也隨著在逐漸淡化。如圖四當(dāng)兩個(gè)水波相遇,波的壁壘并不能阻礙相互的衍射,結(jié)果是相互穿透壁壘進(jìn)入對(duì)方的波紋之中。單個(gè)粒子波的波形在相互干涉之后波形或加強(qiáng)或減弱,但仍保持一定的波形。波形的改變明示了波的能量受到影響,其原始波的邊緣不斷擴(kuò)展相互融合,各自的界域不斷模糊以至消融為一體。

《易經(jīng)》中講“德合無(wú)疆”,含義是地?zé)o疆界,無(wú)始無(wú)終,所謂疆域經(jīng)緯不過(guò)是人為設(shè)定。隨著認(rèn)知多維度的發(fā)展,對(duì)物質(zhì)表觀的深度剖析,也在逐漸消除邊緣化進(jìn)入一種模糊化狀態(tài)。簡(jiǎn)言之,追本溯源以整體觀認(rèn)知事物的相對(duì)本質(zhì),避免界域邊緣的局限性。

綜上所述,把隧道效應(yīng)應(yīng)用在認(rèn)知領(lǐng)域或許可以解讀為如果剖開(kāi)認(rèn)知?jiǎng)輭?回歸事物同一性,復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,避開(kāi)表象的誘導(dǎo)效應(yīng),相對(duì)客觀的認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)。

同一領(lǐng)域的多元化和不同領(lǐng)域的融合化,是物質(zhì)世界外在表象的內(nèi)質(zhì),物質(zhì)世界又是科學(xué)研究的客觀對(duì)象。我們知道沒(méi)有理論的創(chuàng)新發(fā)展就沒(méi)有科學(xué)的進(jìn)步,理論來(lái)源于認(rèn)知,認(rèn)知推動(dòng)發(fā)展。通過(guò)量子理論的應(yīng)用——隧道效應(yīng)的解讀,充分揭示出物質(zhì)世界的無(wú)界域本性,不能由于認(rèn)知發(fā)展的過(guò)程性,階段性而對(duì)事物的表象做出絕對(duì)性的本質(zhì)論斷。面臨新時(shí)代的不斷發(fā)展,對(duì)某些固有理論的不斷探究,更是時(shí)代發(fā)展觀,科學(xué)進(jìn)步觀,教育整體觀的體現(xiàn),也是自然科學(xué)理論發(fā)展的價(jià)值所在,層層剝離認(rèn)知表象的面紗也是科學(xué)理論創(chuàng)新的價(jià)值所在。