Question

量子力学中什么是势垒贯穿

Answer 1

势垒贯穿的根本原因是“测不准原理”，只要你认可测不准原理，就很容易理解势垒贯穿了，并不需要你去了解复杂的薛定谔方程求解。解释如下：
能量E与时间T是不能同时测准的，时间测量越准确（时间范围越短），相应的能量就会无法很准确测量。这里的测不准并不是技术上的问题，而是“测不准原理”产生的真实的范围变化。也就是说，微观粒子在极短的时间内，其能量的可能值范围就会变大，因此，虽然微观粒子的能量E小于势垒U，这里的粒子能量E应该是其可能的能量范围的平均值。在极短的时间内，粒子会有一个较小的几率处于这个能量范围的高端处（即呈现高能状态），瞬间能量超过了势垒U。如果势垒U的空间跨度非常小，这个只能存在极短时间的高能粒子将可以越过势垒，越过势垒之后，粒子的能量重新回复到正常大小。简单地说，就是先凭空”借”来能量，成功穿越后再把“借”来的能量”还”回去，这种凭空的能量“借还”是可以允许的，也并没有违背能量守恒原理，但必须在极短的时间之内进行，因此势垒贯穿现象能够穿越的距离也就非常小。
这种凭空的能量借还的现象也是量子理论中“虚粒子”的产生原因——在极短时间内，真空中某处会突然处于高能状态，这些能量转换成一对正粒子和反粒子，然后这对粒子又立刻相互湮灭而消失，这就是“虚粒子”。这就是量子理论对于”真空”的描述，真空中无时不刻地大量出现这种虚粒子。虚粒子对宏观真空不会产生任何影响，但对于微观下的量子真空却有极深远的意义。

Answer 2

设势垒能量为U，按经典力学理论，只有粒子能量E大于U的时候才能越过势垒，运动到势垒另一侧；
但量子力学中，能量E小于U时，粒子也有一定概率 运动到势垒另一侧，或按一定概率被势垒反射回来。
势垒贯穿是个形象的比喻，就是说我不需要很高的能量越过势垒，而是在能量较低的时候也可能射过去，就像在势垒下面凿了个洞。

可根据定态薛定谔方程求解其透射系数，隧穿概率。
势垒隧穿研究极有意义，如白春礼就是搞 扫描隧道电子显微镜 最后当了中科院院长。

Answer 3