崂山道士和量子隧穿、平行宇宙

崂山道士正在教授王七“穿墙术”

相信很多人都听说过《聊斋志异》中崂山道士的故事：讲的是一个叫王七的人一心向道，从崂山道士那里学会了“穿墙术”，回家后用此炫耀，法术最终失灵。聊斋故事大家以笑谈为主，其实现实生活中，这种穿墙术是存在的，存在于量子的世界，叫做“量子隧穿”。

量子力学中，量子隧穿效应指的是，像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为，尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。在经典力学里，这是不可能发生的，但使用量子力学理论却可以给出合理解释。用聊斋的故事将专业术语翻译过来，就是王七身体中的粒子可以穿墙而过。

根据经典力学，运动的物体遇到障碍物（即势垒）时，它必须从障碍物的顶部翻越过去才能通过。如果物体的动能低于障碍物顶部的势能，那么这个物体就无法通过这个障碍物。

粒子不必爬山，直接穿山而过

量子力学认为，如果这个物体不是宏观的，而是微观粒子，那么我们就会发现，在自身动能不足的情况下，微观粒子依然有一定的概率直接穿过障碍物，这就是量子隧穿。

为什么可以发生这种量子隧穿现象呢？简单的说就是所有粒子都具有波粒二象性。按照量子力学经典理论，全部粒子既具有粒子的特性，又具备了波的特征。

全部粒子都具有波粒二象性

不受外部干扰的标准粒子的波动模型是三维正弦曲线，理论上可以传播到宇宙的任何角落。但是由于王七的身体是由上万亿个粒子构成的，等同粒子（即相同类型的粒子，如电子和电子、夸克和夸克等）的波形叠加后，波形振幅减弱表现出粒子的特征。同时王七体内的电子被原子核的电磁力所吸引，夸克之间被强核力所禁锢，粒子的波动性会再次大大减弱。基于以上两个原因，我们看到的王七是一个实实在在的宏观个体，而不是一团到处弥漫的波形。

但是王七作为一个整体，还是具备极不明显的波动性的，只是我们观察不到而已。粒子能量的德布罗意公式E=hv，即能量=普朗克常数x频率。假设势垒强的势能为H，王七体内的总有一部分粒子频率v会瞬间变的较大，大到E＞H时，这部分粒子就会穿过墙壁；如E＜H，则波被势垒反弹回来。但是根据科学家预测并实验验证，发生这种隧穿的概率只有一千亿分之一，就是说粒子波动一千亿次才能成功穿越墙壁一次。

这一小部分脱离王七身体的粒子波，遇到势垒墙时，将以以下两种方式穿墙而过：

水波通过窄缝时发射衍射现象

1.当这些粒子波能量较小时，会以衍射方式从墙的两侧绕行过去。波的衍射可以这样想象，当一圈圈的水波经过河中央裸露的巨石时，会从巨石的两侧绕行通过，并在巨石的后方形成干涉条纹的水波，这就是波的衍射。任何波都有衍射现象，不仅是水波这样的机械波，还包括微观粒子的量子波和电磁波。你可能会说这是绕墙不是穿墙属于赖皮行为，好的，那我们看下一条。

粒子的直接撞击可激发粒子

2.如果粒子波能量较大，可以直接从墙中穿过，具体原理较复杂。形象的说，就是粒子波以较大能量撞击了墙内的粒子，王七体内发出的粒子波将能量传递给墙以后就停留在了墙内，而墙内被激发的粒子波获得了动能从其原子内飞出来，从此彻底离开墙体。隧穿到墙后方的粒子已不是王七体内的粒子，而是墙中的粒子。因为交换了粒子，故此王七已非彼王七也。其实阳光透过玻璃也是上述原理，我们称之为量子激发。

上述过程中，为什么王七体内只有极少数粒子可以穿过墙？就是前面所说的能量问题，即王七体内的强核力和电磁力束缚了绝大多数粒子，只有少数粒子获得瞬间的高能量才能脱离王七的身体从而穿墙。那么这个能量又来自哪里？答案是来自王七体内，原子之间和原子内部，看似风平浪静，实则暗流涌动。夸克之间互相拉扯，电子之间互相排斥，质子和中子之间互相纠缠，原子核之间互相争夺电子……可谓精彩纷呈。比如甲和乙两个原子核正在为互相争夺一个核外电子而斗的你死我活两败俱伤，结果无意中为原子核丙中的电子提供了能量，该电子获得较高的瞬间能量就能加速脱离原子核丙，如果能量大于势垒墙的能量时，就可以实现量子隧穿并穿墙而过 。

王七身体内的粒子波只有极少数可以穿过墙壁

通过上面的描述，你可能已经得出结论了，王七整个人完整的穿越墙壁的可能性几乎为零。的确如此，这就是经典的宏观物理与量子物理的差别。

总结一下，用经典量子力学来解释，王七体内的粒子波总有极少数波动性较强，以一千亿分之一的概率实现量子隧穿。用量子物理的自发定义域理论来解释，就是王七体内的极少数粒子波动性很强，会自主的离开其身体实现量子隧穿。

不论哪种理论，即使正常状态下，王七也会损失体内的部分粒子穿过墙，一直这样那不是王七会“粒”尽人亡了吗？而且这直接违反了能量守恒定律。不会的，经典量子力学和自发定义域理论都认为，穿过墙壁的粒子都会很快从墙的对面返回王七的身体，然后再次激发粒子穿过墙壁……如此循环下去，王七身体中的粒子不会减少，即王七的质量不变，体内能量守恒。

科学实践中，量子隧穿现象已经被α衰变所证实，α衰变是一种很常见的衰变，其衰变的方式其实就是一个原子核释放出了一个由2个中子和2个质子组成的α粒子，同时其原子序数也会减2。简单的说，就是α粒子会在衰变中脱离原子核。

α粒子衰变，2个质子和2个中子离开了原子核

由于原子核内强核力和电磁力的束缚，α衰变所产生的α粒子根本就没有足够的能量，那它又是怎么从原子核里跑出来的呢？科学家也一头雾水，直到1928年，物理学家伽莫夫才利用量子隧穿效应完美地解释了这个现象，并在此基础上推导出了描述α衰变的相关方程式。

时至今日，人们早已对各式各样的量子隧穿现象习以为常，基于该原理还发展出了一些应用技术，其中最典型的例子，就是我们所使用的用于观察和定位原子的扫描隧道显微镜（STM）。

扫描隧道显微镜原理，橙色为探针，粉色为被观察的原子

不仅如此，现代实用科学技术中的单电子晶体管、隧道二极管、量子电脑等，均是通过量子隧穿技术实现的。

这些可能不是我们最感兴趣的，还是把话题回到王七身上吧。王七有没有可能整体穿过墙壁呢？当然可以，条件就是能量足够大。要使王七自身体内全部粒子逃逸出其体内（这不是灵魂出窍哈），王七必须获得更大的外部能量。比如将王七加热到1000摄氏度，王七体内的全部分子键被破坏，成为无数游离态的中子、质子和电子，自然可以穿越到墙壁对面，但是无法再重新组合成一体，回到宏观的王七状态。这对王七来说毫无意义，这个方法显然是失败的。

还有一种方法可以让王七整体穿越墙壁，条件就是墙壁是虫洞的入口，王七通过墙可以穿越到另一个平行宇宙中。虫洞并不一定只存在与宇宙中，在地球上可能也存在，虫洞也不一定是一个随时开放的洞口。虫洞在多数时候是关闭的，当暗物质非常集中时可以开启虫洞的入口和出口，如果王七把握住这个时间段，完全可以轻松的从墙壁这个虫洞入口实现穿越，到达墙的另一边。

墙壁是中间的虫洞，穿越过去后就是平行宇宙，其中也有一个地球

王七通过虫洞穿越的对面就是平行宇宙，是另外一个宇宙，如果该宇宙刚好与我们的宇宙是镜像对称的话，那么镜像宇宙中也存在一个王七，并且与我们宇宙中的王七会做完全相同的事情，就像镜子中的王七。这边宇宙的王七穿墙过去，对面宇宙的王七同时穿墙过来。最终两个宇宙都有一个王七，只是互相交换了而已，两个宇宙能量依旧守恒。

两个宇宙各存在一个太阳系，地球也完全一样，崂山、道士和王七自然也分别对称的各自存在，时间流逝的速率和发生的事件也完全一样。王七看不到另外一个宇宙的自己，但是道士可以看见另外一个宇宙的一部分，道士怎么做到的？可能存在第三个或更多的平行宇宙，道士可通过这些更高维度的时空同时观察到多维度的事件。这就像你照镜子时看不见自己的背面，再拿一面镜子放在你背后，就可以看见自己的背面了。

平行宇宙概念本来是由埃弗雷特提出的量子物理理论，后被爱因斯坦虫洞理论所引用，又被霍金等人进一步发展起来，时至今日平行宇宙已经成为物理界的主流研究课题之一。

崂山道士的故事中，王七在崂山成功的穿越了墙壁，到达的是另一个宇宙或者说是一个镜子中的虚像世界，和我们的宇宙完全一样，而王七误以为自己还在这个宇宙中。如果王七穿墙后忘记了穿墙术的口诀，就不能回到最初的宇宙中，不过这也没太大关系，反正镜子中的世界和目前完全一样，照样老婆孩子热炕头。

本文老拿王七举例，委屈王七同志了，其实王七热爱科学的精神还是值得我们学习的

道士交给王七的“穿墙术”的口诀，大概就是寻找和开启虫洞的方法和秘密，因此王七在崂山可以轻松的穿墙而过。当王七回到家中在妻子面前炫耀穿墙术时，法术失效，虫洞的入口没有开启或者说他家里根本没有虫洞，王七不能整体穿过墙壁，其体内只有极少数粒子通过量子隧穿效应穿越墙壁，然后又快速回到王七体内。

故事中王七对穿墙术是一知半解的，最智慧的肯定是崂山上的那个道士，不仅洞察了人性的弱点，还窥探到了宇宙的一些奥秘，看破不说破，自古以来的高人都是这样。故事中道士在崂山上的墙中可以随意穿越的原因，是因为崂山上就存在虫洞，道士知道虫洞的入口和开启方式。道士自由穿梭于两个宇宙之间已经达到随心所欲的境界了，这就是人类今后探索宇宙所追求的梦想。

道士剪的纸月亮变成了真月亮

故事中这位道士在崂山上的宴席中，用纸剪了一个月亮，然后通过仙术，将纸月亮变成了真月亮挂在大厅中，该怎么解释呢？古人认为这是障眼法使人产生的幻象，天上的月亮是假的，只是人视觉中的幻象。这是有道理的，量子物理中部分观点认为，你没有观察月亮之前，月亮不一定在天上；只有你观察了，才能确定月亮是不是在天上。这就是量子物理史上冯诺依曼的意识坍塌理论，月亮不一定存在，是因为人的意识才感觉到它的存在。徒弟们看到的月亮一定不是宇宙中的那个月亮，可能只是月亮在镜子中的投影，也可能是另一个宇宙中的月亮。至于道士是怎么做到的，应该和上面一样的道理，道士拥有多面镜子，将多重宇宙中的月亮投影到崂山中。

少年时代的爱因斯坦，后来成为量子纠缠最早的提出者之一

当然有另外一种可能，道士通过激发量子纠缠的方式，控制了徒弟们的意识，因为人的思维就是脑细胞和脑神经中，无数量子振动和传输的结果。纠缠过程是道士自己先在大脑中想象出月亮在屋内，然后使自己大脑皮层的量子与徒弟大脑皮层中的量子产生纠缠态，使徒弟们的大脑中产生相同的幻象，看见了月亮。至于道士将筷子变成嫦娥并请下来歌舞的情节，可以是认为蒲松龄的虚构，也可以用上面的量子纠缠来解释。如果当时王七胆子大一点，直接冲过去搂抱嫦娥，就会发现无法美人在怀，道士的骗术就会当场戳穿。量子纠缠理论始于爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬，是以上述三位科学家的名字命名的，简称EPR佯谬。中科大的潘建伟院士等多位中国科学家，不久前已经通过实验的方式实现了人工控制量子纠缠。

我们不得不叹服中国古人的想象力，在科技比较落后的时代还能通过小说的形式，比较准确的预测出一些现代科技都难以解释清楚的现象。因此我们在阅读中国古典文学时，需要用科学方法正确理解其中的这些仙道理论，在科学学习上也要甄别一些带有主观意识的理论。就像先哲所说的那样：古为今用，洋为中用；取其精华，去其糟粕。

旅游时拍的，上海外滩夜景