揭開幹涉衍射形成明暗相間條紋的根本原因

（一）明暗相間的條紋是壓垮微粒說的一座大山和微粒說發展的根本瓶頸。物理學發展史上關於光本質主要有牛頓的&34;和惠更斯的&34;兩種觀點，這兩種觀點都在一定歷史時期獲得了成功並產生了巨大的影響，但都不能圓滿解釋所有涉及光的實驗事實。二十世紀物理學家提出光具有&34;的物質波理論，在一定程度上緩解了波動說和微粒說的爭論，並在此基礎上建立了量子力學。結合大量的實驗事實在綜合分析微粒說和波動說利弊的基礎上，我們認為只有承認光的微粒說才是解決爭端最直接最有效最實際的辦法，才能打破當今物理學發展瓶頸並推動當今物理學再前進一步進入後量子力學時代。那麼，光的微粒說遇到了什麼困難、為什麼會退出歷史舞臺呢？答案很明顯，光的幹涉衍射形成的明暗相間的條紋是壓垮微粒說的一座大山，以至於在幾百年的時間裡人們一看到明暗相間的條紋就會把這種現象與波動說緊緊聯繫在一起，從而喪失了一次又一次認識光的本質的機會，實在很可惜。我們用微粒說研究光的幹涉衍射以來，也被眾多那什麼青年噴過很多次，但也有眾多有志之士支持點讚為我們繼續探索增添了動力。堅持光的微粒說首先就要正確解釋光通過單縫或者雙縫後在屏幕上形成的明暗相間的原因。所謂不破不立，擺在我們面前的問題有兩個：一個是立，就是要研究光的微粒說怎樣解釋明暗相間條紋的形成？另一個是破，既然波動說是偽科學，那麼波動說的硬傷在哪裡呢？能不能直接用實驗證偽它？

波動理論解釋幹涉衍射的硬傷。所謂真的假不了，假的真不了，既然波動理論是偽科學，那麼我們就能夠發現並找到破綻。波動理論認為光通過雙縫後在屏幕形成明暗相間的條紋是光子間相互幹涉的結果：即光波通過雙縫後在某些位置疊加後相互加強就出現亮紋，在某些位置疊加後相互削弱就出現暗紋。這裡我們需要注意的是：波動理論認為光通過雙縫在某些特定位置會疊加後會相互削弱、相互抵消從而在屏幕上形成暗條紋。抓住這一點我們很容易用實驗反駁：我們認為光的本質是實物粒子，不論通過多少條縫都不會相互抵消削弱或者消失什麼的，即1個光子通過雙縫會在屏幕上形成1個亮點、2個光子通過雙縫會在屏幕上形成2個亮點、3個光子通過雙縫會在屏幕上形成3個亮點……10000個光子通過雙縫會在屏幕上形成10000個亮點……而不會出現100個光子通過雙縫後有50個相互抵消消失了在屏幕上只有50個亮點這種情況。據此，我們可以設計一個簡單實驗：讓光源一秒鐘只發射1個光子，這樣光源一個小時就可以發射3600個光子，在真空的環境中讓這個光源對著屏幕發射一個小時的光子，並且用先進儀器統計光子的數量，可以發現在一個小時的時間裡屏幕上接收到的光子數為3600個；然後光源發出的光子經過一條雙縫，再統計一個小時內屏幕上接收到的光子數量，我們會發現也是3600個。但是根據波動理論，通過雙縫的波在某些特定位置會疊加後會相互削弱、相互抵消，那麼光源發出的3600個光子就應該相互抵消一部分，則屏幕上接收到的光子數量就應該少於3600個--因為有些光波相互抵消掉了。

電子雙縫幹涉實驗是波動理論的硬傷。有人認為以上觀點是民科的想法太天真，光雖然是一種波動，波峰和波谷相遇時會互相抵消（或者說兩個光波有光程差什麼的），但是兩束波相遇抵消後依然會坍縮成兩個光子，所以屏幕上光子的總數並不會減少。好吧，我們暫且承認物理理論貌似高大上，但是電子雙縫幹涉實驗卻是波動理論揮之不去的噩夢：電子通過雙縫後如果我們不觀測屏幕上就出現幹涉條紋、一旦我們觀測屏幕上就出現兩條亮紋。除了電子雙縫幹涉實驗還有延遲選擇實驗用波動理論都是無解的，但是用微粒說來解釋即使小學生也能夠聽明白：電子本質是粒子一次只能通過一條縫，並在縫的引力作用下發生一定的偏轉到達屏幕上特定的位置，電子能夠同時吸收特定數量的引力子並且產生不連續的偏轉由此形成不連續的亮紋（如吸收10000個引力子形成第一條亮紋、吸收20000個引力子形成第二條亮紋、吸收30000個引力子形成第三條亮紋等等），但是電子和引力子的結合是極其不穩定的在外界微小擾動作用就會迅速&34;放出引力子並打在屏幕上形成一條亮紋，這也就是我們不觀測（不對電子產生擾動）電子就形成幹涉條紋、一旦我們觀測（對電子產生擾動）電子就形成兩條亮紋的根本原因。有人說我們把觀測對電子的影響降到最低不行嗎，實驗證明這個辦法也行不通，究竟怎樣行不通感興趣的朋友自己可以百度。

實驗事實表明：原子核在特定條件下可以吸收中子也可以&34;放出中子，這一過程往往伴隨著巨大的核能釋放；電子可以吸收光子也可以&34;放出光子，這一過程往往伴隨著光和熱的變化；照此推理，原子和電子也應該可以吸收引力子或者&34;放出引力子，這一過程由於放出的能量極其微小以至於我們察覺不到了。電子經過雙縫後由於吸收了特定數量的引力子必然吸收了引力子對它的衝量從而改變原來的運動軌跡，我們可以把這個過程看作是雙縫引力對電子進行了&34;，之後如果電子受到擾動作用必然會&34;放出引力子從而丟失&34;信息並在屏幕上形成兩條亮紋。這一實驗過程不存在我們的意識影響電子的狀態，能夠對電子產生影響的只能是物質，我們的意識不會對電子的運動狀態產生任何影響。作為一個唯物主義者這是我們最起碼的世界觀，但有許多人寧願抱著意識影響物質的歪理邪說不撒手，一旦有人提出質疑就開始噴，實在很可悲。

還有人提出，就算電子受到外界影響就會&34;放出引力子是真的，那麼又該如何解釋延遲選擇實驗呢？實際上明暗相間的條紋是微觀粒子間能量交換量子化形成的，延遲選擇實驗根本就不是問題。

（二）衍射現象中明暗相間條紋的形成。

光子的基本特性。①光的本質是粒子性，自然界中能夠穩定存在的光子的質量（能量）都是不連續的，所有光子的質量（能量）均為某個最小質量（能量）的整數倍。②不同質量的光子內部結合力不同，質量較小的光子內部結合力較大、質量較大的光子內部結合力較小。③不同質量的光子在一定條件下可以相互轉換：質量較小的光子可以吸收其它物質變成質量較大的光子，質量較大的光子在一定條件下也可以&34;拋棄部分質量變成質量較小的光子。④光子的質量遠遠大於引力子的質量，光子不能吸收單個的引力子卻可以同吸收若干個引力子形成質量更大的且能夠穩定存在的光子。⑤光子的質量不能無限增大，光子存在&34;，超過&34;的光子都是極不穩定的，將在極短時間內&34;生成能夠穩定存在的光子。

中央亮紋的形成。如圖，當一束雷射經過寬度為a的窄縫時必然會受到縫的引力作用，為方便起見我們把窄縫引力影響區域簡化為1265矩形區域。一般情況下，窄縫引力影響區域可以平均分成合力向上區域和合力向下區域，窄縫中3421區域內引力合力向上、越靠近窄縫上底部引力越大；3465區域引力合力向下、越靠近窄縫下底部引力越大；窄縫中心線（34線）處的引力合力為零。大量光子經過窄縫後，大部分光子可能都沒有機會吸收足夠多的引力子而發生較大角度偏轉，這些光子雖然沒有吸收足夠多的引力子但仍然會受到多個引力子極小的衝量作用，在這個衝量作用下，經過3421區域（引力合力向上）的光子會以一個微小的角度向上偏轉，形成投射到屏幕上的efhg亮區（形成中央亮紋的上半部分）；經過3465區域的光子會以一個微小的角度向下偏轉，形成投射到屏幕上的ghji亮區（形成中央亮紋的下半部分），這樣所有經過窄縫引力影響區域而沒有吸收足夠數量引力子的光子最終投射在顯示屏上形成中央亮紋（efji亮區）。可見，屏幕上中央亮紋是經過窄縫後沒有吸收引力子的光子的集合。由於經過窄縫後沒有吸收引力子的光子往往佔絕大多數，這些光子經過窄縫後會投射到屏幕上形成中央亮紋，所以中央亮紋的亮度是最大的。

其它亮紋的形成。因為中央亮紋兩側的亮紋是對稱分布的，所以我們只需要集中精力討論任意一半就可以了，這裡我們討論中央亮紋以下各亮紋的形成。很顯然，中央亮紋以下第一亮紋是由經過3465區域吸收了&34;個引力子的光子偏轉投射在屏幕上形成的。假設經過窄縫的光子質量為100，而引力子的質量為0.001，由於質量為100的光子只有同時吸收至少1000個引力子才可能形成新的、能夠穩定存在的質量為101的新光子，並且由於新光子完全吸收了1000個引力子向下的衝量因而向下偏轉的角度較大，這個新光子會投射在屏幕上中央亮紋以下第一條亮紋區域內。若干個經過3465區域並且吸收了1000個引力子光子偏轉投射在屏幕上就形成第一條亮紋。

同樣，質量為100的光子還可能吸收&34;整數倍的引力子，也就是同時吸收2000個、3000個……n＊1000個引力子。光子吸收了2000個引力子則會投射在屏幕上形成第二條亮紋、吸收了3000個引力子則會形成第三條亮紋……屏幕上的第n條亮紋也是這樣形成的。一般有：中央亮紋處的光子質量＜第一亮紋處的光子質量＜第二亮紋處的光子質量……＜第n亮紋處的光子質量。同一亮紋處的光子質量相同、不同亮紋處的光子質量不同，光子在屏幕上的不同位置是由光子質量決定的而不是機率決定的。

由於經過窄縫3465引力影響區域的光子受到的引力合力是向下的，光子經過該區域時只有光子同時吸收了1000個引力子時它才可能形成新的質量為101的新光子，而由於新光子完全吸收了1000個引力子對其向下的衝量，所以它的運動軌跡就要向下發生較大的偏移，並投射到屏幕上形成第一條亮紋。因為在3465引力影響區域內從上到下引力合力逐漸增大，理論上講越靠近區域底部光子就越有可能吸收更多的引力子，所以經過窄縫底部區域的光子吸收的引力子數目可能是1000個，也可能是2000個、3000個……甚至是N×1000個，這樣它們分別投射在屏幕上就形成第二條、第三條……甚至是第N條亮紋。

（三）光柵衍射條紋的形成。也有人指出，如果認為衍射現象是引力作用引起的，那麼該如何解釋蠟燭燻黑玻璃片的衍射現象呢？如圖所示，我們用點燃的蠟燭燻黑玻璃，此時相當於在玻璃表面塗了一層很薄很薄的碳原子塗層，一般情況下可以認為碳原子塗層的厚度遠遠小於玻璃片的厚度。通常情況下可以認為玻璃是均質的，由於玻璃片的厚度遠遠大於碳原子塗層的厚度，可以認為碳原子塗層的引力作用對光子來說是微乎其微以至於幾乎可以忽略不計的。如果認為衍射現象是引力作用引起的，則當我們用刀片在薰黑的玻璃片上劃出一條劃痕時(相當於去掉玻璃片表面的碳原子塗層)，光線就可以從這條劃痕通過，而別的地方是不透光的，雷射束在穿過玻璃片上的劃痕後由於玻璃片是均質的，可以認為光子在經過玻璃片時受到的引力合力為零，則雷射速通過劃痕後會在屏幕上形成一條亮紋。但實際上，實驗表明雷射速通過劃痕後會在屏幕上形成明暗相間的衍射條紋，那麼這個明暗相間的條紋是怎樣形成的呢？

如上圖所示，如果不考慮引力影響，我們推測雷射束在穿過玻璃片上的劃痕後會在屏幕上形成一條亮紋，但實際上這個推測是錯誤的，這就讓我們很揪心，同時也為我們進一步認識光的衍射現象提供了機會。

如上圖所示，雷射束通過玻璃片上的劃痕後會穿過玻璃，雖然可以認為玻璃是均質的但是以光子的微小尺度而言，某一時刻光子受到的引力合力不為零的機率是很大的，在合力不為零的引力作用下，若光子能夠吸收若干個引力子則光子或者向上偏轉或者向下方偏轉，由此在屏幕上形成中央亮紋以上的第一條亮紋和中央亮紋以下的第一條亮紋。同樣電子也可能吸收更多的引力子從而形成中央亮紋以上的第二條亮紋、第三條亮紋、第四條亮紋……，中央亮紋以下的第二條亮紋、第三條亮紋、第四條亮紋……也是這樣形成的。

如果我們在玻璃片上劃出多個劃痕並且製成衍射光柵，則雷射束通過多個劃痕後將在屏幕上形成多條亮紋，很顯然，劃痕越細則屏幕上形成的條紋也越窄，劃痕越多則通過的光子越多所以屏幕上的亮紋也就越亮，這些特點完全符合衍射光柵形成的條紋規律。有人指出，以上解釋了透射光柵的形成機制，但是還有反射光柵，反射光柵是怎樣形成明暗相間的條紋呢？實際上反射光柵形成明暗相間條紋的道理和透射光柵差不多，這裡不再討論。

有人提出，玻璃是均質的其內部引力差異不足以引起光子偏轉，這個觀點似乎有一定的道理，實際上還是不相信引力作用能夠引起光線偏轉，需要接著找證據。我們來看看電子束通過多晶鋁箔的衍射現象，電子束通過鋁箔會發生偏轉產生衍射條紋（如下圖所示），當然了電子束通過鋁箔會發生偏轉主要是由於電子與鋁箔(實際上是電子與鋁原子中的電子碰撞)碰撞之後發生偏轉，而不是引力作用引起的。有人看到電子束通過鋁箔後形成了圓環形圖案就認為電子也有波動性，因為電子束形成了明暗相間的圖案，這種觀點是非常牽強的。因為我們知道，電子束通過鋁箔後會之所以會形成圓環形圖案主要原因是電子與鋁原子碰撞後損失的能量是不連續的，從而導致電子到達屏幕上的位置是不連續的。照此推理，光子通過玻璃時在引力作用下到達屏幕上不連續的位置也是可以理解的。

從宏觀上講金屬鋁箔是均質的，電子束通過鋁箔應該不發生偏轉，但實際上電子束通過鋁箔形成了圓環形圖案，至少說明兩點：第一，電子束在穿過鋁箔時受到物質作用從而改變了原來的運動軌跡；第二，電子束受到的作用力是不連續的，因為如果電子束受到連續的外力作用則電子束的運動軌跡就會連續變化，最終就應該在屏幕上形成一片連續的亮區。電子束通過鋁箔形成圓環形圖案的實驗事實表明，電子束在與鋁箔作用時，受到的力是不連續的。

（四）明暗相間條紋的形成反映了微觀粒子間的能量交換是量子化的、不連續的。原子吸收光譜（暗線光譜）表明，原子能夠吸收的光子是不連續的（實際上反映的是電子存在若干個結合力極大的&34;，電子從一個&34;到另一個&34;吸收或者放出的光子質量是一定的），只有特定能量的光子才能夠被吸收。1927年戴維遜和革末發現，用一束電子束轟擊一張用金屬鎳做成的金屬箔，電子會在屏幕上形成衍射條紋（明暗相間的同心圓環），也就是說電子與金屬箔作用後能量改變是不連續的、因而到達屏幕上的位置也是不連續的（充分表明自由電子與原子核束縛電子間的能量交換也是不連續的、是量子化的）。科學家發現X射線通過特定的晶體也會形成類似的衍射條紋，表明X射線與原子核束縛電子間的能量交換也是不連續的。綜合大量的實驗事實，我們認為微觀粒子間的能量交換總是以量子化的形式進行的、是不連續的。比如光子與引力子之間的能量交換就是不連續的，由此造成光子與引力子作用後在屏幕上形成明暗相間的條紋而不是形成一片連續的亮區，亮紋是光子能夠到達的地方，而暗條紋本身是不存在的是光子到達不了的地方，正確揭示明暗相間條紋的形成需要我們正確運用光的微粒說才能實現。

(五)微觀粒子間量子化的能量交換(微觀粒子間能量交換是不連續的)是形成明暗相間條紋的根本原因。既然&34;是微觀粒子到達不了的區域，所以明暗相間的條紋更準確的說法是&34;，暗的區域並不是波相互抵消的結果而是微觀粒子到達不了的區域。在單縫衍射現象中，縫的引力使光子發生了偏轉，由於光子與引力作用的不連續性導致光子在屏幕上形成了不連續的亮條紋（&34;是光子到達不了的區域），實際上衍射現象中不存在什麼&34;，所以亮條紋和&34;並不是等寬的，這也是波動說的硬傷之一，只不過沒有人願意承認罷了。在雙縫幹涉現象中，縫的引力同樣能夠使光子發生偏轉，由於光子與引力作用的不連續性導致光子在屏幕上形成了不連續的亮條紋（&34;是光子到達不了的區域），所以幹涉現象中也不存在什麼&34;。同樣在光的反射現象中也能夠形成明暗相間的條紋。總之，明暗相間的條紋並不是波動說的特產和唯一解釋，微觀粒子間量子化的能量交換是產生不連續明條紋的根本原因。

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