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1 前言 在《暗物质存在方式的探讨及意义》［1］中我们假设了基本物质的存在，并且假设所有大于基本物质的粒子都是由基本物质经过无休无止的撞击后，动能转变成形变能储存起来，并聚合而成的粒子，光子只不过是基本物质撞击聚合而成的众多粒子产物之一，因此我们的理论中间接的假定了光子是以粒子的形式存在的。  2 光的波动说之实验分析 自从17世纪的牛顿提出了光的微粒说以来，能够证明光是粒子的实验与理论有很多，例如光的折射、反射、直线传输以及光电效应和康普顿效应等。但是微粒说在解释光的衍射和杨氏双缝干涉实验的时候遇到了困难，然而做为对立学说的波动说看上去似乎很好的解释了这2个实验现象。 那么光的衍射和干涉实验果真是只能用波来解释吗？为了回答这个问题，我们需要先了解一下物质的组成方式，在《原子模型理论的探讨及修正》［2］中我们提出了原子核之间是依靠共有电子方式结合的，原子核束缚了电子［3］并形成共有电子环，而根据牛顿第三定律，力是相互的，因此电子环必然也束缚了原子核，而依据共有电子环而结合的任何物质的表面，无论看上去多么的光滑或者多么的平整，当我们放到可以看到电子的时候，我们必然会看到物质表面突出的电子环。但共有电子环是无法填充原子核之间所有的空隙的，因此任何的物质在高倍数的显微镜下应当呈现出具有无数空腔的网状的立体结构（或者层状，即使不是用我的原子模型理论解释，用已有的原子模型理论，物质在放大到可以看到电子的时候，也必然呈现出具有无数空腔的网状的立体结构），只不过这些网状结构或层状结构中的原子核有的是规则排列的（例如玻璃），而有的是无序不规则排列的（不透明的大多数物质都是无序或不规则排列方式），然而无论是菲涅耳，还是托马斯.杨在没有考虑这些情况的前提下就得出了片面的结论。 对物质的组成以及物质的表面有了大概印象之后，现在来分析光波动说中的2个著名的实验现象，光的衍射和杨氏双缝干涉实验。 2.1 衍射实验 当光子通过任何物质的表面时，很多的光子会撞击到突出的共有电子环上，还有很多的光子会撞击到原子核上，并且光子会有一部分深入物质内部（进入的深度根据网状结构之间的空隙会有变化），在物质内部继续传播，深入物质内部的光子发生撞击后折射的几率更大，折射后的光子的轨迹已经不在原来光子的轨迹上了，因此当光通过任何物质的表面后都会有发散的现象。当光子到达物质的拐角处时，深入物质内部的光子撞击到物质的原子核或电子环后，轨迹发生了改变，经过连续的撞击反射和折射后必然会有部分光子在物质的拐角处穿出了物质的网状结构，从而折射到拐角处的另外一面，而我们看上去好像是光拐弯了，这就是光衍射的本质原因。此外在物质的表面，任何路过的空气分子都有几率和物质通过共有电子的方式而暂时结合到一起，这些临时结合的空气分子与物质之间会形成电子环并发生电子的传递，当光子照射到这些电子环上后轨迹也会发生改变，这也是衍射现象的一个成因之一。 如果做实验的缝隙的宽度比较大，则光子撞击到物质表面折射后的光子不一定会撞击到对面的物质表面从而继续折射，因此当缝隙比较大时，光折射的次数比较少。当缝隙宽度变窄时，光子折射后可能再次撞击到对面的物质表面，然后继续发生折射，如此会反复多次折射，因此光子经过缝隙很窄的通道后会有多条折射光线出现。 当只有一个光子时，如果光子是绝对垂直于缝隙所在平面，并且没有与任何的突出电子环发生碰撞的时候，表现出来的就是直射，因此在极弱光源存在的情况下，衍射现象会非常的不明显甚至消失。即使是强光源，如果光源的范围极度狭窄（远小于缝隙的宽度），并且光源在进入缝隙前经过筛选，以保证所有的光子都符合单光子通过时的情景，既所有的光子的飞行路线都与缝隙平面垂直，因此理论上不会与缝隙处突出的电子环发生碰撞，也不会进入物质内部，从而保证没有折射和反射发生，则衍射现象应当会消失。 此外如果实验在非真空状态下进行，那么光子是有撞击到空气分子的概率的，任何的撞击都有可能使光子的飞行方向发生改变或者使光子分解，因此如果实验在真空状态下进行，并且保证任何光子的飞行方向都与进行实验的缝隙所在面板垂直，且不与面板上任何的电子环或原子核发生任何的碰撞，那么无论光子的数量有多少，都必然不会发生衍射现象。 2.2 杨氏双缝干涉试验 对于双缝干涉实验，首先每条缝隙都满足我们对单条缝隙的衍射分析结果，在此不再赘述，因此如果光子满足下列条件，则干涉必然无法发生，如下图：  图1 红色圆点是光源，2条红色光线是经过筛选的，假设所有光子都不会撞击到中间具有缝隙的隔板（可以考虑单光子发生器），并且在对面的隔板上安装2条与光子路线平行的倾斜的阻挡隔板（为了阻挡反射的光子产生干扰），假设光子在撞击到最终的隔板前不会与路过的任何平面发生碰撞，则干涉现象必然消失。 经过以上分析，我们可以看出，人们之所以对光的衍射和干涉现象的解释出现错误，其实是因为实验条件的约束所造成的，虽然我们无法保证缝隙处的表面是绝对的光滑和实心的（保证光子不会进入物质内部并继续传播），但是我们可以保证光子的路线大致上都是平行的（要做到所有的光子路线都绝对平行，目前还是存在巨大困难的），只有光子不会与物质的表面发生碰撞，则不会有折射和反射，则必然不会有衍射和干涉发生。 至于单光子通过后会随机分布的结果，其实也很容易理解，这也是由于实验的光源无法保证每个光子的发射角度都相同，而是随机的，因此单个光子有相同的概率通过2条缝隙，如果我们保证每个光子的发射角度绝对相同，则无论发射多少光子，我们看到的都只能是一个点。  3 光的波动说之横波分析 波动说认为光是横波，现在我们假设这个结论成立，那么有2点需要考虑。 （1）根据横波的性质，可知光子在做直线运动的同时还在不停的振动，但人么似乎忽略了一个重要的因素，那就是任何物质的振动都是依靠受力来维持的，光子也不例外，光子要维持振动就必需有外力来进行维持，如果是某种物质在与光子运动方向垂直的方向来对光子施加作用力，那么这种物质的密度就必需无比巨大，否则无法保证在任意时刻都对光子施加作用力，现在的问题是，如果这种物质密度无比巨大，那么在光子运动方向上是如何规避这种物质的，如果光子可以规避与光子运动方向的物质，那么这种物质的密度就不可能无比巨大，因为在任何可能的空间中，光子的运动方向都可能是未知的，或者说是任意的，因此这种使光子保持振动的物质的存在是一个悖论。既然这种物质不可能存在，那么光子就不可能振动。 （2）如果光子是振动前行的，那么根据速度的合成法则，合成后的光速是不断变化的，它只有在光运行的方向上符合光速定义，而在振动的任何时刻的合速度很显然超过了我们现在定义的光速，而这与光速不变原理是相悖的，所以我们现在需要思考的是，光是横波的理论正确，还是狭义相对论正确，在我看来都不正确。 由这2点可知，光是横波的理论存在缺陷。 4 光的交叉碰撞分析（惠更斯反驳牛顿的证据之一） 惠更斯1678年在法国科学院的一次演讲中，公开反对了牛顿关于光的微粒说，他指出光如果是微粒的，那么光在交叉的时候就会因为碰撞而改变方向，但当时并没有发生这种现象。在反驳这个观点之前，我们先思考下列问题： （1）我们看到光束，肯定是有光子的方向发生了改变，那么是因为光子之间的互相碰撞使得它改变了方向，还是其它粒子的阻挡，例如空气粒子的阻挡使得光子改变了方向？如果这束光在真空中我们还能看到它吗？ （2）我们看到这束光说明了什么？我们的眼睛需要多少光子才能形成这束光的现状？我们眼睛接受光子的多少对形状的形成有什么影响？ （3）我们看到的这束光是充满了光束所在的空间吗？光子与光束所在空间的体积比是多少？我们看到好像光束充满了光束所在的空间，那么这是不是一个假象，反射到我们眼睛的光子只占光束的非常微小的一部分，可为什么我们认为我们看到了整束光？有没有可能光子与光束所在空间比小的可以忽略不计？ （4）我们可以在位于广场上的任意位置都可以看到广场中央的灯柱，甚至我们在太空中通过特殊的望远镜从很多位置也可以看到这个灯柱，这说明灯柱上任意位置在任意时刻都在向着任意方向反射光子，假如广场上有千千万万个灯柱，这些灯柱的反射光是在任意时刻，向着任意方向反射的，那么这些向任意方向反射的光子之间有没有碰撞？ 在我们思考了以上几个问题后会发现一个很奇妙的现象，那就是我们的空间中其实在任意时刻，任意方向都有飞行的光子（思考一下沙漠中每一粒沙子的反射光），如果考虑了Wi-Fi或者无线电波，那么我们的空间中在任意时刻，向着任意方向飞行的粒子数量多到我们无法想象，然而这些粒子并没有对我们的视觉产生阻碍作用，它们相互间也没有影响，或者没有明显的影响。这种情况同样适用于交叉的光束，虽然我们看上去光束充满了其所在的空间，其实光子与光束所在空间的体积比可以小到忽略不计，只不过我们的眼睛欺骗了我们，因为眼睛并不需要光束的每个位置都反射光子到我们的眼睛。如果打一个比方，每个光子与其空间体积占比，可能就像一个乒乓球在一立方公里内飞行一样， 甚至更大，试想这样的体积比的光束交叉的时候，光子相撞的概率有多大，所以惠更斯的这个论断很明显是欠缺考虑的。  5 结论 （1）如果光的衍射和干涉实验现象和光的波动性没有任何的关系，那么光的波动说就不能成立，因此光具有波粒二象性的特性是错误的结论，因此最终牛顿的光粒子说获得胜利，光就是粒子。 （2）如果光不是波，那么关于红移的解释就出现了致命的问题，因此现在有一连串的问题重新摆在了我们的面前，其中最大的问题就是，宇宙大爆炸学说是否成立。 参考文献： ［1］侯青松，兰玉.暗物质存在方式的探讨及意义［J］.科技展望，2017. ［2］侯青松，兰玉.原子模型理论的探讨及修正［J］.科技展望，2017. 作者：兰玉，侯青松 北京邮电大学 |
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