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zhihu.com/question/287833877/answer/457393851
问：有哪些物理学上的事实，没有一定物理学知识的人不会相信？哪怕你用纯金属浇铸一堵严丝合缝的墙，气体原子（特别是氢）也有一定概率“瞬移”到墙的另一边去。氢原子的超级扩散（superdiffusion)，是经典的、反直觉的现象。你把一滴墨水滴入水缸中，墨水最终会均匀分布至整个水缸。我们感受到的温度其实是微观分子热运动的表现，这种热运动是随机且无规则的。正是这种随机的热运动驱动着染料分子到处乱跑，从而充满整个水缸。好比下课铃一响，一群熊孩子各种疯狂冲出教室，不一会儿操场上就到处是熊孩子了。很多情况下，一个原子的扩散需要挤开周围的其他原子，这需要一定的能量：一般情况下，温度较高时，激烈的热运动能轻易提供这个能量，扩散自然就快。反过来，温度低，没有足够的热动能，扩散也就越困难。不如，下图中，氘在铜表面的扩散系数随温度变化（红色虚线）（注意纵坐标是对数尺度）：![]()
可以看到，氘的扩散速率确实是指数式降低，算是正常扩散。然而作为氘的同位素，氢和氘化学性质几乎完全一致，按理说扩散行为也应该区别也不大，但氢的扩散速率却降到一定程度就不变了。如果把上面提到的扩散能垒看成一堵墙，能量不够的话，一般情况下就越不过这堵墙。但是（敲黑板），“一般情况下不能”，潜台词就是说“特殊情况下可以”。氢作为质量最小的原子，具有很强的量子效应，这意味着，氢原子的平均能量虽然是一个守恒值，但在短时间内具有很大的不确定性。通过这种能量-时间的不确定性，氢原子有一定概率，可以“无中生有”的提高自己的能量。经典力学中由于能量不足无法穿过的能垒墙，在量子力学中有一定概率穿过在低温下，尽管热运动不足以驱动氢原子扩散时，但量子效应依然能驱动扩散，甚至占据扩散的主导地位。而氘原子质量是氢原子的两倍，这也解释了为什么氘原子没有明显的超级扩散效应。
