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真没礼貌。
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但它是如何做到的？电子怎么能不接触你而离开你的掌心？原来，它在你的手里挖了地道。它跳跃出去了。打破纪录的跳跃。量子跃迁。这是只有在亚原子世界才会发生的现象，在我们生活的巨大尺度，如厨房、花瓶、飞机等构成的日常世界中不存在。或许有人这么想。
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你至今还尚未有机会分析一个电子，但显然你已至少了解到它的诡异特性之一：它能够自顾自地随意跳跃。这个现象本身被称为“量子隧穿”或“量子跃迁”，而且不仅仅是电子，你在量子世界见到的所有粒子都能量子跃迁或隧穿，与电子一样。
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说了那么多，让我们暂停一会儿，先来回顾一下术语。
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当科学家们发现新东西时，需要给它取个名字。对于微观、量子世界，他们通常这样构词——在“量子”后面加上另一个词，很多时候后面那个词是我们平常使用的普通词语。这里，我们用了“隧穿”，或“跃迁”，或“世界”，所有这些词，意思都很明白，也表达了其所指称的意思。而“量子”一词则表达了一种警告。“量子”表示有一些奇怪的含义在里面。在刚才这个例子中，量子隧穿的奇怪之处在于：电子的确用隧穿的方式运动……但实际上没有什么隧道存在。
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量子跃迁几乎不会发生在人类尺度上，但如果假想一下它们能够在你的生活中发生，想象你回到从前，当你还是孩子的时候，就在这间厨房里，你父亲让你收拾桌子，但已经很晚了，你忽然觉得方圆一百公里之内的所有空气都压在自己瘦弱的肩膀上，你嘟哝了几句谁都听不清的话，就像小熊崽的低吼。什么都没发生，桌子还在那里。
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你坐在地板上，满心绝望。来了。你突然发现自己来到餐厅，与厨房一墙之隔，边上就是桌子和所有东西，所有餐具、盘子杯子之类，它们都隧穿或跳跃或以别的什么词来形容的方式进入了洗碗机。这听起来就像童话或电影《欢乐满人间》中的场景，不过公平地说，真要是在宏观世界发生量子跃迁，你就无法控制餐具、盘子、杯子会跳到哪里，那么几乎没有可能它们会老老实实跳进洗碗机里，而且你的父亲大概要把所有东西重新买一遍，因为你根本找不到它们了。
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听起来很奇怪，不是吗？
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那就是量子隧穿。如果量子规律能够在我们的尺度上发生，墙壁和门以及私密性都将不复存在。幸运的是，或者说神秘的是，它们不能。
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因为量子隧穿效应，在微观世界中几乎所有东西都能穿过任何阻碍。为什么可以如此？我们的理解是它们能够从它们所属的量子场中——它们游泳其中的海洋里，那个充满了时空的每个角落的海洋——借到能量。不管想借多少都行。这可是多少运动员的梦想啊。
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但那还是没告诉你电子到底长啥样，我最好还是老实说：在这个问题上那个缩微版的你可能要面对一点点的失望。没有可能描述一个电子的样子，因为这是由它所属的量子场所决定的。
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电磁场无处不在，宇宙中的每一颗电子不仅属于其中，而且还与任何另一颗电子一模一样，无论那颗电子位于何处，处于何时。你可以任意交换两个电子，宇宙都不会有一丝一毫的改变。因为这个原因，也因为它们所表现的量子场，电子无法按照我们形容宏观物体的方式来形容。它们属于场的一部分。它们是场的一部分，就像巨大海洋里的一滴水，或者夜晚空气里的一阵风，你无法确切定位或分离那滴水或那阵风。只要你没有盯着它看，那滴水和那阵风就像是海洋本身，或者空气的流动。它们会混入一个比自身大很多的实体之中，它们没有个体自我这个概念。
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在量子世界中，只要你开始观察，电子就变成具有某些特性的粒子，就像从海洋中取出的水滴，但它们的特性却又与你以前见过的东西都不一样。它们的行为超出你的预期——或者至少超出我们的感官依据我们在日常生活中的经验所预期的。
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如果你知道电子在哪里，你就不可能知道它移动的速度：它的速度变得无法预测。这就是为什么你难以发现那个氢原子边上的电子。每次你看到它，它就开始胡乱移动，无法追踪，从你的视线中消失。
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同样，如果你知道电子所带有的能量，你就不可能知道它能维持这种能量多久。
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能量与时间，位置与速度，在量子世界的场中并不是互相独立的概念。在本书第六部分中你会了解更多，而现在，既然缩微版的你正第一次游历量子世界，你可以把它当成一次警告（或者剧透）。缩微版的你应该全盘接受，就像一个第一次发现世界的幼童：不带任何偏见。位置与速度无法同时知道？行。规则就是这样。量子规律允许幽灵般的跃迁和隧穿？好吧。随它。对于这一切，未来可能会有解释，也可能没有。
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话虽然这么说，这个量子隧穿我第一次听到时也觉得是天方夜谭。有人告诉我，爱因斯坦有一次上完一堂量子物理学课时曾经对他的学生们说过：“如果你们理解了我所要告诉你们的事，那么显然我没有讲清楚。”所以如果你也觉得这些东西完全就像胡扯，很正常。大自然并不会生气。它只是在那里等着我们去发现，仅此而已。但这真的是真的吗？
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好吧，有些人很看重量子隧穿，还想替它找到实际应用。难以置信的是，他们成功了。
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大约三十年前，德国物理学家格尔德·宾宁（Gerd Binnig）与瑞士物理学家海因里希·罗雷尔（Heinrich Rohrer）都在IBM的苏黎世分部工作，他们相信自己可以利用量子隧穿效应来扫描极小尺度上的物体表面，以观察该表面到底是什么样子。他们相信量子隧穿能让他们看到原子本身。
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在正常情况下，如果没有别的更好去处，电子不会离开自己的原子瞎逛。在正常情况下，如果的确有地方可以去，那个地方也应该离原先的原子很近，不然它们也去不了。除非它们可以利用量子的力量隧穿过空间并越过阻碍。
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宾宁和罗雷尔将一根极细的比针尖还尖的针连接到电流仪上扫描物体表面，却不让针尖碰到表面。针尖距离物体表面距离较远，他们不应该探测到任何信号，因为针尖与表面的距离已经超过了电子所能正常穿越的距离。但他们的确探测到了电流，它们来自电子的跃迁。当针尖离材料表面的原子越近，它能探测到的跃迁就越多，电流也就越强。他们将这些电流标记成表，得到一个3D的表面图，在原子水平上，有着极为丰富的细节。他们造了一台显微镜，现在被称为“隧道扫描显微镜”。这台显微镜能够看到原子本身。它的精确度让人吃惊——介于氢原子直径的1%与10%之间。换句话说，如果氢原子有脚，隧道扫描显微镜能数出脚的个数，甚至脚趾的数目。
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就像你在自家厨房里发现的金原子，在十年前就已被这种方式扫描过。今天隧道扫描显微镜被用来显示不同的原子如何混合在一起构成我们周围的各种物质，以及以前无法想象的人造物质。有了这种显微镜，工程师们具备了移动单个特定原子的能力。量子隧穿是真实的，并且已经有了实际应用。
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因为成功设计了这种工具，宾宁和罗雷尔被授予一九八六年的诺贝尔物理学奖。
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