最近的實驗表明，當粒子通過量子力學的“隧道”穿過勢壘時，它們的速度應(yīng)該能夠比光速更快。就在量子力學的基本方程剛被發(fā)現(xiàn)之時，物理學家就發(fā)現(xiàn)了該理論允許的最奇怪的現(xiàn)象之一：量子隧穿（quantum tunneling）。該現(xiàn)象顯示了電子等微觀粒子與更大的物體之間可以有多么深刻的區(qū)別。

量子力學的奇異規(guī)則允許一個粒子偶爾通過一個看似不可逾越的能量屏障。

當我們把皮球扔到墻上時，它會彈回來；當球滾到山谷的底部時，它就呆在那里。然而，粒子偶爾會越過或穿過“墻壁”（勢壘）。正如兩位物理學家在1928年的《自然》（Nature）雜志上所寫的那樣，粒子有可能“滑過大山，逃離谷底”，這是對隧穿效應(yīng)最早的描述之一。

物理學家很快發(fā)現(xiàn)，粒子穿越障礙物的能力可以解決許多謎團。它解釋了各種化學鍵和放射性衰變，以及太陽中的氫核如何克服彼此之間的排斥并融合，從而產(chǎn)生陽光。但物理學家們開始感到好奇。這種好奇起初是溫和的，后來卻有些病態(tài)。他們想知道，一個粒子穿過勢壘需要多長時間？

麻煩在于，有關(guān)這個問題的答案都講不通。

多倫多大學的物理學家阿弗雷·斯坦伯格幾十年來一直在研究量子隧穿時間的問題。

科學家第一次試探性地計算隧穿時間是在1932年。甚至更早之前，可能也有人進行過私下的嘗試，但正如加拿大多倫多大學的物理學家阿弗雷·斯坦伯格（Aephraim Steinberg）所說，“當你得到一個你無法理解的答案時，你就不會發(fā)表它。”

直到1962年，美國德州儀器公司的半導體工程師托馬斯•哈特曼（Thomas Hartman）才發(fā)表了一篇論文，明確闡述了這一數(shù)學理論的驚人含義。

哈特曼發(fā)現(xiàn)，勢壘似乎可以作為一條捷徑。在粒子隧穿時，當有勢壘存在時，所花的時間會更少。更令人吃驚的是，他計算出，勢壘的增大幾乎不會增加粒子穿越障礙物所需的時間。這意味著，如果勢壘足夠“厚”，粒子從一側(cè)跳躍到另一側(cè)的速度要比在真空中穿越同樣距離的光還要快。