量子隧穿

改变一道势垒。

逐次检测中能量与高度固定
窄宽
每次透射概率—
这批透射 / 检测0 / 0等待第一次检测

每一点,是一次检测

透射 反射
反射端0

等待检测记录

最近 120 次 · 从左到右
透射端0

概率给出长期倾向,单次结果仍有随机性。

上一批还没有对照
改变宽度后,这里会留下刚才的记录。
改的是宽度。能量没有变。定态散射 · 随机检测

量子隧穿

势垒之外,仍有被检测到的可能。

本页把粒子能量固定在势垒高度的 40%。经典点粒子没有足够能量越过这道静态势垒;量子模型中,波函数在势垒内并不立刻归零。势垒足够窄时,另一侧仍有非零的透射概率。

拖宽后,势垒内的概率密度下降得更远,右侧透射概率随之减小。粒子没有借来能量,也没有被画成一条确定的穿墙轨迹。

曲线与检测,分别表示什么

上图紫色区域是势能;下图是同一势垒边界解得到的定态 |ψ|²,相对入射振幅设为 1。它不是归一化到整个空间总和为 1 的分布,左侧的起伏来自入射与反射波叠加;曲线高度不是粒子能量。右侧平坦部分的数值恰等于透射率,是因为势垒两侧的势能和波数相同。

纸带上的每个点是依据当前透射概率独立抽样的一次结果,不表示粒子在空间中的位置。所有检测都由左侧入射。改变宽度会新开一批;上一批独立保留,不混入新条件的统计。即使检测了 100 次,比例也不必恰好等于理论概率;观察到零次透射,不等于理论概率为零。

模型与尺度

一维、静态、有限矩形势垒,两侧势能为零。能量 E = 0.4 U₀,长度单位 ℓ₀ = ℏ / √(2mU₀)。宽度 a 的读数以 ℓ₀ 为单位;页面显示的宽度不是现实物体的厘米厚度。此处只改变 a,未模拟粒子间相互作用、能量分布、探测器效率或穿越所需时间。

T = [1 + sinh²(κa) / (4ε(1 − ε))]⁻¹
ε = E/U₀ = 0.4,κ = √(1 − ε) / ℓ₀

概率密度通过两端波函数及其一阶导数连续的解计算;反射率与透射率相加为 1。宽度为零时势垒消失,透射率为 1。自动检测的快慢仅为观看节奏,与真实微观时间无关。所有计算在当前设备完成。

从展厅到屏幕

对应深圳科学技术馆「穿墙而逃的量子」,F5 量子科学,编号 T2-01-09。馆内以针幕软墙及 LED 光立方呈现势垒与隧穿可能性。本页把势垒高度和宽度分开,并用同条件的重复检测呈现概率性。

展项依据本地资料库,未实时核验馆内开放状态。可用滑块、左右方向键调整宽度;Home / End 到最窄 / 最宽。偏好减少动态效果时,页面初始暂停。