量子力學(xué)，這個(gè)令人捉摸不定的科學(xué)領(lǐng)域，其核心理念之一便是物質(zhì)某些特性的徹底不確定。這些特性并未有固定數(shù)值，只能通過其可能狀態(tài)的概率分布來描述。換言之，在我們尚未觀測(cè)時(shí)，某一特定狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)僅是一種概率，不是百分百確定。除非發(fā)生量子物質(zhì)與某些物質(zhì)的互動(dòng)，否則所有可能狀態(tài)具有同等的現(xiàn)實(shí)性，盡管它們并不完全相同。

每一項(xiàng)量子物質(zhì)的性質(zhì)都伴隨著一套概率分布，這分布及其隨時(shí)間的演變，被編碼于物體的波函數(shù)中。從一片朦朧的可能空間轉(zhuǎn)變?yōu)榭删唧w測(cè)量的性質(zhì)，這一過程便是所謂的波函數(shù)坍縮。

物質(zhì)位置的量子不確定性能夠帶來奇異的結(jié)果，這一點(diǎn)早在量子力學(xué)的早期就已為人所知。法國的數(shù)學(xué)家與物理學(xué)家路易斯-德布羅意提出，所有物體皆為物質(zhì)波的體現(xiàn)，這些波以一組不確定的可能性波包形式存在，而波包的波長與物體位置的確定性有關(guān)。長波意味著位置不確定性較高，短波則意味著位置相對(duì)確定。這一原理不光適用于亞原子粒子，幾乎所有物質(zhì)亦是如此。

舉例來說，你或許此刻正坐在教室內(nèi)，但根據(jù)量子力學(xué)，你也有極小的可能性出現(xiàn)在操場(chǎng)，甚至月球。如果你的位置成為觀察的焦點(diǎn)，那么波函數(shù)的坍縮就會(huì)發(fā)生，你出現(xiàn)在某一位置的可能性便成了現(xiàn)實(shí)。

物體的德布羅意波長與其動(dòng)量——即質(zhì)量與速度的乘積——息息相關(guān)。動(dòng)量越大，波長越短。實(shí)際上，波長可以用普朗克常數(shù)除以動(dòng)量來表示。

人類由數(shù)公斤重的活躍粒子組成，德布羅意波長小到難以置信，比最微小的普朗克長度還要小很多數(shù)量級(jí)。因此，從理論上講，你有可能存在于宇宙的任何角落，盡管這樣的概率微乎其微，你依然出現(xiàn)在最有可能的位置。

但對(duì)于微觀世界的理解又如何呢？例如，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子緊密結(jié)合形成所謂的α粒子，或者成為某重原子核的組成部分時(shí)，它們被強(qiáng)大的核力緊緊束縛。我們可以將α粒子想象成一個(gè)被困在陡峭的勢(shì)能谷底的小球，它可以在內(nèi)部自由移動(dòng)，但除非獲得足夠的動(dòng)能，否則無法越過邊界。

然而，作為量子物質(zhì)，α粒子的位置并非固定不變。當(dāng)α粒子接近原子核的邊界時(shí)，它的波包在反射回來時(shí)會(huì)顯示出一種量子物質(zhì)特有的特性。盡管在力場(chǎng)外粒子的可能性并不突然消失，而是沿著陡峭的壁面迅速衰減，但并不意味著它一定不出現(xiàn)在核力之外。

這意味著，盡管概率極小，但α粒子有可能不被反彈，而是在最后一刻出現(xiàn)在不太可能的外界空間，好似粒子瞬間從原子核中消失并出現(xiàn)在別處！這一過程正是量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)。

量子隧道效應(yīng)不僅是放射性衰變的核心機(jī)制之一，它還可能反向發(fā)生，使得光子、中子、電子和α粒子在聚變和粒子捕獲過程中進(jìn)入原子核。

如果沒了量子隧道效應(yīng)，恒星將無法將氫轉(zhuǎn)化成更重的核素，隨之而來的是生命無法誕生?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品，如晶體管，也依賴于量子隧道現(xiàn)象。

那么，α粒子穿越屏障的速度究竟有多快呢？理論上，這一過程是瞬時(shí)的，似乎違背了超光速的常理。通常我們認(rèn)為光速不可被超越，而驗(yàn)證超光速極為困難，因?yàn)槲覀內(nèi)狈ψ銐蚓_的計(jì)時(shí)工具來測(cè)量這一迅速過程。

事實(shí)上，除了量子隧道效應(yīng)，量子糾纏也被認(rèn)為具有超光速的特性。如果真是這樣，將這一尺度從微觀領(lǐng)域擴(kuò)展到宏觀領(lǐng)域，似乎就能實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)傳輸！目前看來，這種明顯違背相對(duì)論的現(xiàn)象僅在深邃的量子世界中發(fā)生。任何宏觀物體似乎都受制于一個(gè)確定的速度上限（至少目前是如此）。但在量子世界中，量子隧道效應(yīng)和海森堡不確定性原理似乎允許了瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)，甚至可能違背了我們所知的因果關(guān)系！