2量子的概率解释在解释放射性衰变中被体现出来了

    1什么是衰变

    任何一个放射性原子都有一个特定的生存期。半衰期的意思是放射性原子的原子核有半数发生衰变时所需要的时间。例如铀原子的半衰期为45亿年。意思是，如果你等一个铀原子发生衰变，要等上45亿年，它才有50的概率发生衰变。衰变的过程是，铀原子核会释放出一个粒子见图133，然后把自己转变成钍u铀238th钍234。假设你有100亿个铀原子，那么在45亿年以后，就只剩下50亿个铀原子，而其他的铀原子则衰变成了50亿个钍原子。剩下的50亿个铀原子，需要再等45亿年，才会有25亿个铀原子再衰变成钍原子。然后剩下25亿个铀原子，需要再等45亿年的时间，才会由125亿个的铀原子再发生衰变。如此等等。对于铀原子来说，每隔45亿年就会有一半的铀原子发生衰变。对于半衰期，每种原子都是不一样的。例如，对于铀原子衰变而来的钍原子，只要等上8万年，就会有一半的钍原子释放出一个粒子把自己转变成镤。由镤原子再经过一系列的几种原子的衰变过程，最终会成为不再衰变的铅原子。

    图133一个粒子射出铀原子核示意图

    那么我们现在要问，为什么一块铀矿石每时每刻都在发生着衰变放射着粒子，而不是要等上45亿年呢答案是如果你有90亿个铀原子，就会发生平均每年有一个铀原子发生衰变，只是你不确定哪一个铀原子会发生衰变而已。如果你有90亿x365天x24小时x60分钟x60秒钟所等于数目的原子，那么平均每秒钟都会有一个铀原子会发生衰变。而在一块铀矿石中拥有的原子数目远远大于这个数字，因此，你会在一块铀矿石检测到几乎每时每刻都会有发生衰变的现象。

    2为什么原子会发生衰变

    在经典物理学中对衰变的解释是，原子核中的质子、中子依靠强力作用将它们牢牢地束缚在一起。强力是短程力，其力的相互作用范围比较小，只对相互靠近的质子、中子产生力。质子与质子之间同时也存在着相互排斥的电磁力。电磁力是长程力，力是可以叠加的。当电磁力和强力相互作用平衡时，原子核就是稳定的。

    如果一个原子的原子核过大时，因为在原子核最外层的质子受到的排斥力最大，因此就会让这个原子变得不稳定。即便是在此基础上，经典物理学也不允许发生衰变事件，但是按照概率的解释，就会发生量子隧穿现象，因此让本来无法逾越势位的粒子穿越ot势垒ot向原子核外崩飞出去。

    那么什么是量子遂穿现象呢

    在经典物理学中，例如一颗台球是无法穿过墙壁到达墙的另一侧的。但是，在量子力学中，将光子、电子等粒子看成是波。波有一个特性，就是有一小部分可以穿过墙壁。例如，你对着一面墙壁大喊一声，99的声音都被反射回来了，但是有1的声波会衍射穿过墙壁。因为粒子，例如电子或中子是粒子也是波，因此假设你向一面墙壁发射100次的电子，按照假设波穿过墙壁的1的概率，就会有一个电子穿过墙壁出现在墙的另一侧见图134，而这在经典力学中是根本无法解释的。正因为有了这样的量子力学的遂穿现象，才会让一个铀原子核中的粒子在45亿年中有50的概率遂穿过本来无法逾越的ot位势ot墙壁，跑到原子核外面去。总之，只有在对量子概率的解释为正确的前提下，才会发生量子遂穿效应，进而会发生放射性原子衰变的事件。

    图134一个粒子会有一定的概率穿过墙壁，这在经典物理学中是绝对不可能发生的事情

    量子遂穿现象在许多分子中都在发生。例如，如果没有量子遂穿现象，宇宙中就不会合成任何的有机分子。又如，在人体葡萄糖氧化酶中的氧原子核也会发生量子遂穿效应。

    那么我们要问，你是否可以像电子一样遂穿过一面墙壁呢答案是ot可以ot。你可以穿墙而过，但是因为需要你身体中的所有电子、原子同时发生遂穿才可以。但这就需要你站立在墙壁前面等许多年才会发生这样的遂穿。要等多少年呢宇宙至今的年龄是137亿年，而你至少需要等100亿个137亿年以上的时间，才会发生存在这一概率的事件。

    总结原子发生衰变的根本原因是，电子、质子等粒子必须既是粒子也是波。一个粒子会以其波函数的概率性出现在空间中的某一处，因此才会发生一个粒子穿越原子核的束缚跑到原子核以外的概率事件。