量子隧穿效应是物理学家研究的最有趣的事情之一。

想象一个，把网球打在墙上。一般而言，网球会从墙面上弹开。然而，由于量子世界的奇异性，从技术上讲，存在一个统计学上的概率，即：球将位于墙壁的另一侧或者甚至嵌入墙壁本身。

当然，在这里，我们并不是说球会穿过墙，至少不能这样说。

在宏观层面上，会发生什么？

在宏观层面上，如果出现了奇怪的量子隧穿效应，那么在球接近墙壁时可能会突然消失，然后立即出现在墙壁的另一侧，而墙本身和球将处于理想状态。当然，这种情况发生的可能性是非常小的。然而，从概率上讲，理论上它是有可能的。

为什么？其原因在于量子世界的概率本质。正如海森堡的不确定性原理所证明的那样，粒子的位置和动量是不能同时被知道的。例如，如果你知道一个电子的位置，那么你就不知道它的速度；如果你知道它的速度，那么你就不可能知道它在空间中的位置。正因为如此，所以概率被用来“猜测”一个粒子在某一特定时间点的位置。这些概率创造了所谓的“概率云”。

概率云和量子隧穿效应

从图中我们可以看出，电子出现在“云”中心的概率要比出现在周围的概率大。然而，尽管电子出现在“云”边缘的概率非常小，但并不能排除电子出现在边缘的可能性。

量子隧道效应是指粒子（如电子）瞬间穿过一个屏障的能力。如果存在一个比电子能量更高的势垒，并正接近壁垒，那么我们会认为，粒子将无法克服它。事实上，在大多数情况下也确实如此。然而，每一个电子都有可能会表现出完全出乎意料的行为。也就是说，在极少数情况下，电子会出现在势垒的另一侧。

这怎么可能？

由于电子的概率性质，当电子接近势垒的时候，可以在势垒的另一侧检测到电子。

当一个电子出现在势垒的另一侧时，这就意味着发生了量子隧穿效应。从技术上讲，电子并不能穿过势垒，奇怪的是，在发生量子隧穿效应时，电子并不存在，它是瞬间发生的。这样，电子就能瞬间克服高能障碍。

恒星和量子隧穿效应

虽然这听起来可能是一个非常奇怪甚至是不可能的事件，但实际上，它对地球上的生命是重要的。由于量子隧穿效应，太阳和所有已知的恒星都能发光。

作为核聚变的结果，太阳释放了光和热。两个带正电的原子核相互碰撞形成一个新的元素，在这个过程中，光子就会被释放出来。然而，问题是，由于两个原子核都带正电荷，它们是互相排斥的，就像同性磁铁一样。这就意味着，原子核必须克服能量屏障，并合并。但是，我们知道，太阳中的原子核并没有足够的能量来克服这一障碍。因此，唯一可能做到这一点的方法就是发生了量子隧穿效应。

奇怪的是，量子隧穿也会产生不利影响。从量子理论的角度考虑生命系统，量子生物学认为，DNA的突变可以在一个叫做质子隧穿的过程中发生。

如果DNA在量子隧穿的过程中复制的话，那么就有可能发生突变。当然，还有其他一些因量子隧道效应而引起的突变，根据一些科学家的说法，这种情况会导致癌症。

奇怪的是，让太阳发光以及提供的光和热，也可能是自然界中万物老化、退化和死亡的原因。然而，如果没有量子隧穿效应的话，那么我们所知道的生命将是不可能的。