2025諾貝爾物理學(xué)獎揭曉，宏觀量子隧穿首次被證實(shí)！

2025 年的諾貝爾物理學(xué)獎，又一次讓全世界集體陷入“看不懂但覺得牛”的狀態(tài)。

主題叫“宏觀量子隧穿”。名字看上去像是兩個世界的硬碰硬：宏觀，是人能看見、能摸到的世界；量子，是只有理論家和顯微鏡能理解的世界。

可今年，評委會說他們見證了兩者的合體。

他們把獎頒給了三個人：約翰·克拉克、米歇爾·德沃雷和約翰·馬提尼斯。理由很簡單：他們證明了一件事——不只是電子能“穿墻”，整個宏觀系統(tǒng)也能這樣干。

這句話看似平淡，其實(shí)等于在物理學(xué)上放了一顆炸彈。

要理解這件事的分量，先得回到常識。

如果你把一個球扔向墻，它一定會被彈回來。哪怕你扔一百萬次，它也不可能穿過去。這是日常經(jīng)驗(yàn)，是物理世界的底線，是人類理性最堅(jiān)定的信仰。

但在量子世界，情況就完全不同了。

在那里，電子不是球，是波；它不是“在那里”，而是“可能在那里”。當(dāng)電子撞上一個能量障礙，情況就不一樣了。哪怕障礙能量再高，它依然有概率直接“出現(xiàn)在”另一邊。沒有炸開墻，也沒有突破極限，只是“嗖”地一下，仿佛現(xiàn)實(shí)打了個盹，讓規(guī)則漏了一絲縫。

這就叫量子隧穿，我之前的文章曾多次出現(xiàn)的“老朋友”。

一百年前，物理學(xué)家洪德、伽莫夫、薛定諤他們寫下方程、提出模型、驗(yàn)證原子核衰變。那是量子力學(xué)的青春期：瘋狂、抽象、令人惱火，但每一個理論都最終被實(shí)驗(yàn)打了勾。

到上世紀(jì)三十年代，量子隧穿成了鐵證。電子會穿墻，原子會泄漏，世界的底層規(guī)則從此變成一場概率游戲。

可是科學(xué)家心里一直有個坎：量子效應(yīng)這么神奇，為啥只在微觀世界生效？為什么宏觀物體不會這樣？要知道，宏觀世界也是由量子組成的。按理說，大物體的每一個原子都遵循量子法則，那為什么湊在一起就突然變“老實(shí)”了？

幾十年沒人敢真問這個問題，因?yàn)檫@問題太蠢。就像你問一條鯨魚能不能穿過柵欄一樣，答案顯然不行。宏觀系統(tǒng)太復(fù)雜、太脆弱，任何環(huán)境擾動都能把那點(diǎn)量子特性沖散。于是物理學(xué)家達(dá)成一種默契：量子是小世界的事，大世界就別摻和了。

直到一群不信邪的人出現(xiàn)。

上世紀(jì)八十年代，加州大學(xué)伯克利分校的一間實(shí)驗(yàn)室里，約翰·克拉克、米歇爾·德沃雷和約翰·馬提尼斯盯著一堆冰冷的電路圖紙發(fā)呆。別人研究電子，他們偏要研究“整個電路”能不能也搞出量子效應(yīng)。

換句話說，他們要讓一個宏觀系統(tǒng)表現(xiàn)得像單個粒子。

他們選的武器叫“約瑟夫森結(jié)”。那是兩塊超導(dǎo)體中間隔著一層極薄絕緣層的結(jié)構(gòu)。按常識，這樣電流過不去，可在量子規(guī)則里，電子能“偷渡”過去。這偷渡叫隧穿。

1962 年布萊恩·約瑟夫森因此拿了諾獎。克拉克團(tuán)隊(duì)想更進(jìn)一步——不止讓電子穿，而是讓整個超導(dǎo)電路穿。

他們造出一個超導(dǎo)環(huán)，讓電流在里面無阻地循環(huán)。經(jīng)典理論告訴我們，這電路應(yīng)該永遠(yuǎn)穩(wěn)定，除非有人去干擾。可實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻很奇怪：某些時(shí)刻，系統(tǒng)突然自己跳變，從零電壓狀態(tài)變成有電壓狀態(tài)，沒有外力、沒有原因。那不是噪聲，也不是儀器出錯，而是一種突兀的躍遷。

那就是宏觀量子隧穿。

整個系統(tǒng)像一個量子粒子一樣，“決定”要去另一種狀態(tài)。那一刻，物理學(xué)家們看著儀器發(fā)呆，因?yàn)樗麄冎溃@意味著世界的邊界塌了一角。

更神奇的還在后頭。

當(dāng)他們往系統(tǒng)里打入不同頻率的微波信號時(shí)，電路吸收的能量居然是離散的，不是連續(xù)的。這是能量量子化的直接證據(jù)，說明整個宏觀電路在以“量子級別”的方式響應(yīng)。換句話說，他們真的造出了一個“人造原子”。

那一年是1985。那天實(shí)驗(yàn)室靜悄悄的，沒人歡呼，沒人鼓掌。只有幾個疲憊的物理學(xué)家意識到，他們可能剛剛改變了整個學(xué)科的走向。

從那之后，量子退相干理論、量子計(jì)算、超導(dǎo)量子比特的概念都開始成形。馬提尼斯后來去了加州大學(xué)圣塔芭芭拉，又被谷歌挖走，負(fù)責(zé)建造 Sycamore 量子處理器。正是那臺機(jī)器，在 2019 年完成了所謂的“量子霸權(quán)”實(shí)驗(yàn)。

一切，都能追溯到那個冰冷的實(shí)驗(yàn)臺。

所以，當(dāng) 2025 年諾貝爾委員會宣布把獎頒給克拉克、德沃雷和馬提尼斯時(shí)，物理學(xué)界沒有爭議。所有人都知道，他們不是發(fā)現(xiàn)了新方程，而是證明了一件比方程更重要的事：量子效應(yīng)能走出顯微鏡，能走進(jìn)電路板，能進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界。

官方給的理由寫得體面：“表彰他們在超導(dǎo)電路中發(fā)現(xiàn)宏觀量子隧穿與能量量子化。”但這句話的背后，是物理學(xué)一百年努力的歸宿。

2025 年也是量子力學(xué)誕生一百周年。聯(lián)合國特地定為“國際量子科學(xué)與技術(shù)年”。歷史喜歡玩巧合，在這樣一個節(jié)點(diǎn)上，諾貝爾獎像一面鏡子，既照亮過去，也照進(jìn)未來。

伯克利大學(xué)的物理學(xué)家 Irfan Siddiqi 說過一句話：“他們證明，宏觀電路也能被量子化。這就是今天所有量子比特的起點(diǎn)。”這句話聽起來平平無奇，但足以蓋棺定論。

有人說，這個獎是向“量子現(xiàn)實(shí)主義”致敬。意思是，量子世界不是想象出來的，而是真實(shí)存在的，只是我們以前看不清、摸不著。而這三個人，用冷冰冰的金屬和低溫實(shí)驗(yàn)，讓我們第一次在肉眼可見的世界里，看到了量子的身影。

當(dāng)一個宏觀系統(tǒng)可以自己“決定”狀態(tài)，人類該如何看待“自由意志”？當(dāng)一個電路可以像粒子一樣穿越能量壁壘，我們還能說什么是不可能的嗎？

也許某天，我們的計(jì)算機(jī)會不再基于零和一，而基于“可能既是零又是一”。也許那時(shí)機(jī)器的智能，不再是算法，而是某種“量子意志”。

這一切聽起來像科幻，可物理史告訴我們，科幻只是預(yù)告片。

參考資料：

1. Nobel Prize Committee. The Nobel Prize in Physics 2025 – Press Release. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2025/press-release
2. Nobel Prize Committee. The Nobel Prize in Physics 2025 – Popular Information. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2025/popular-information
3. Davide Castelvecchi. Groundbreaking quantum-tunnelling experiments win physics Nobel. Nature (7 Oct 2025). https://www.nature.com/articles/d41586-025-03194-2
4. Adrian Cho. Quantum effects in electrical circuits honored with Physics Nobel. Science (7 Oct 2025). https://www.science.org/content/article/physics-nobel-awarded-macro-demonstration-quantum-effects
5. Clara Moskowitz. The 2025 Nobel Prize in Physics Goes to Researchers Who Showed Quantum Tunneling on a Chip. Scientific American (7 Oct 2025). https://www.scientificamerican.com/article/2025-nobel-prize-in-physics-goes-to-researchers-who-brought-quantum
6. UC Berkeley News. John Clarke, UC Berkeley emeritus professor, awarded 2025 Nobel Prize in Physics. (7 Oct 2025). https://news.berkeley.edu/2025/10/07/john-clarke-uc-berkeley-emeritus-professor-awarded-2025-nobel-prize-in-physics
7. 2025 Nobel Prize in Physics. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/2025_Nobel_Prize_in_Physics
8. Reuters. Clarke, Devoret and Martinis win 2025 Nobel Prize in Physics for quantum tunnelling in circuits. (7 Oct 2025). https://www.reuters.com/science/clarke-devoret-martinis-win-2025-nobel-prize-physics-2025-10-07