沒有量子力學，太陽不會發光？地球生命的誕生竟靠「量子穿隧術」！

量子穿隧：像穿牆的微觀「偷渡者」

想像一座城市被高牆包圍，想出去除了破牆，就是要有足夠力量把球丟過去。日常世界裡，能量不夠就過不去。不過在微觀世界，粒子既是粒子又像波，這個「物質波」特性讓它有一定機率出現在看似不能到達的另一邊——就像在牆上挖了個隧道，悄悄穿過去，這就是量子穿隧（tunneling）。

為什麼會有這種奇怪行為？

把粒子看成波，波的振幅決定它在某處出現的機率。遇到能量障礙時，波會部分被反射、部分穿透。障礙越高、越寬，穿透的振幅越小，發生的機率越低；若障礙無限高或寬，穿不過去。但在有限情況下，即使能量不足，也仍有小機率穿過。

太陽如何因為穿隧而發光？

太陽內部以氫融合成氦產生能量，但兩個質子同為正電，相互排斥，要靠近到約10⁻¹⁵公尺才能被強核力牢牢綁在一起。光靠熱運動，要把質子推到那麼近的機率極低（節目提到大約每10的434次方對質子才有一對具備足夠能量），換句話說，單靠熱是不夠的。幸好量子穿隧讓許多在能量上不足的質子，有機率「偷渡」過電磁排斥的障礙，完成融合。結果是：雖然單個質子平均可能要數十億年才會與另一個融合，但太陽內有大量質子，整體每秒仍有約10的38次方個質子參與融合，換算每秒消耗約426萬公噸物質，穩定地提供光和熱。

量子穿隧如何促成生命的多樣化？

生命的遺傳密碼DNA由一對對鹼基透過氫鍵連結。氫原子很小、又容易“走位”，量子穿隧會讓氫原子偶爾改變位置，導致鹼基出現互變異構物（tautomer）而配對錯誤，造成「點突變」——單一鹼基被替換。這類突變有時會在複製時被保存下來，成為不同的基因變異。突變並不全是壞事：正是這些變異累積，配合自然篩選，讓物種產生多樣性和演化。當然外在因素如紫外線也會增加突變機會，但穿隧讓某些突變在沒有外力下自發發生。