揭开干涉衍射形成明暗相间条纹的根本原因

（一）明暗相间的条纹是压垮微粒说的一座大山和微粒说发展的根本瓶颈。物理学发展史上关于光本质主要有牛顿的'微粒说'和惠更斯的'波动说'两种观点，这两种观点都在一定历史时期获得了成功并产生了巨大的影响，但都不能圆满解释所有涉及光的实验事实。二十世纪物理学家提出光具有'波粒二象性'的物质波理论，在一定程度上缓解了波动说和微粒说的争论，并在此基础上建立了量子力学。结合大量的实验事实在综合分析微粒说和波动说利弊的基础上，我们认为只有承认光的微粒说才是解决争端最直接最有效最实际的办法，才能打破当今物理学发展瓶颈并推动当今物理学再前进一步进入后量子力学时代。那么，光的微粒说遇到了什么困难、为什么会退出历史舞台呢？答案很明显，光的干涉衍射形成的明暗相间的条纹是压垮微粒说的一座大山，以至于在几百年的时间里人们一看到明暗相间的条纹就会把这种现象与波动说紧紧联系在一起，从而丧失了一次又一次认识光的本质的机会，实在很可惜。我们用微粒说研究光的干涉衍射以来，也被众多那什么青年喷过很多次，但也有众多有志之士支持点赞为我们继续探索增添了动力。坚持光的微粒说首先就要正确解释光通过单缝或者双缝后在屏幕上形成的明暗相间的原因。所谓不破不立，摆在我们面前的问题有两个：一个是立，就是要研究光的微粒说怎样解释明暗相间条纹的形成？另一个是破，既然波动说是伪科学，那么波动说的硬伤在哪里呢？能不能直接用实验证伪它？

波动理论解释干涉衍射的硬伤。所谓真的假不了，假的真不了，既然波动理论是伪科学，那么我们就能够发现并找到破绽。波动理论认为光通过双缝后在屏幕形成明暗相间的条纹是光子间相互干涉的结果：即光波通过双缝后在某些位置叠加后相互加强就出现亮纹，在某些位置叠加后相互削弱就出现暗纹。这里我们需要注意的是：波动理论认为光通过双缝在某些特定位置会叠加后会相互削弱、相互抵消从而在屏幕上形成暗条纹。抓住这一点我们很容易用实验反驳：我们认为光的本质是实物粒子，不论通过多少条缝都不会相互抵消削弱或者消失什么的，即1个光子通过双缝会在屏幕上形成1个亮点、2个光子通过双缝会在屏幕上形成2个亮点、3个光子通过双缝会在屏幕上形成3个亮点……10000个光子通过双缝会在屏幕上形成10000个亮点……而不会出现100个光子通过双缝后有50个相互抵消消失了在屏幕上只有50个亮点这种情况。据此，我们可以设计一个简单实验：让光源一秒钟只发射1个光子，这样光源一个小时就可以发射3600个光子，在真空的环境中让这个光源对着屏幕发射一个小时的光子，并且用先进仪器统计光子的数量，可以发现在一个小时的时间里屏幕上接收到的光子数为3600个；然后光源发出的光子经过一条双缝，再统计一个小时内屏幕上接收到的光子数量，我们会发现也是3600个。但是根据波动理论，通过双缝的波在某些特定位置会叠加后会相互削弱、相互抵消，那么光源发出的3600个光子就应该相互抵消一部分，则屏幕上接收到的光子数量就应该少于3600个--因为有些光波相互抵消掉了。

电子双缝干涉实验是波动理论的硬伤。有人认为以上观点是民科的想法太天真，光虽然是一种波动，波峰和波谷相遇时会互相抵消（或者说两个光波有光程差什么的），但是两束波相遇抵消后依然会坍缩成两个光子，所以屏幕上光子的总数并不会减少。好吧，我们暂且承认物理理论貌似高大上，但是电子双缝干涉实验却是波动理论挥之不去的噩梦：电子通过双缝后如果我们不观测屏幕上就出现干涉条纹、一旦我们观测屏幕上就出现两条亮纹。除了电子双缝干涉实验还有延迟选择实验用波动理论都是无解的，但是用微粒说来解释即使小学生也能够听明白：电子本质是粒子一次只能通过一条缝，并在缝的引力作用下发生一定的偏转到达屏幕上特定的位置，电子能够同时吸收特定数量的引力子并且产生不连续的偏转由此形成不连续的亮纹（如吸收10000个引力子形成第一条亮纹、吸收20000个引力子形成第二条亮纹、吸收30000个引力子形成第三条亮纹等等），但是电子和引力子的结合是极其不稳定的在外界微小扰动作用就会迅速'裂变'放出引力子并打在屏幕上形成一条亮纹，这也就是我们不观测（不对电子产生扰动）电子就形成干涉条纹、一旦我们观测（对电子产生扰动）电子就形成两条亮纹的根本原因。有人说我们把观测对电子的影响降到最低不行吗，实验证明这个办法也行不通，究竟怎样行不通感兴趣的朋友自己可以百度。

实验事实表明：原子核在特定条件下可以吸收中子也可以'裂变'放出中子，这一过程往往伴随着巨大的核能释放；电子可以吸收光子也可以'裂变'放出光子，这一过程往往伴随着光和热的变化；照此推理，原子和电子也应该可以吸收引力子或者'裂变'放出引力子，这一过程由于放出的能量极其微小以至于我们察觉不到了。电子经过双缝后由于吸收了特定数量的引力子必然吸收了引力子对它的冲量从而改变原来的运动轨迹，我们可以把这个过程看作是双缝引力对电子进行了'调制'，之后如果电子受到扰动作用必然会'裂变'放出引力子从而丢失'调制'信息并在屏幕上形成两条亮纹。这一实验过程不存在我们的意识影响电子的状态，能够对电子产生影响的只能是物质，我们的意识不会对电子的运动状态产生任何影响。作为一个唯物主义者这是我们最起码的世界观，但有许多人宁愿抱着意识影响物质的歪理邪说不撒手，一旦有人提出质疑就开始喷，实在很可悲。

还有人提出，就算电子受到外界影响就会'裂变'放出引力子是真的，那么又该如何解释延迟选择实验呢？实际上明暗相间的条纹是微观粒子间能量交换量子化形成的，延迟选择实验根本就不是问题。

（二）衍射现象中明暗相间条纹的形成。

光子的基本特性。①光的本质是粒子性，自然界中能够稳定存在的光子的质量（能量）都是不连续的，所有光子的质量（能量）均为某个最小质量（能量）的整数倍。②不同质量的光子内部结合力不同，质量较小的光子内部结合力较大、质量较大的光子内部结合力较小。③不同质量的光子在一定条件下可以相互转换：质量较小的光子可以吸收其它物质变成质量较大的光子，质量较大的光子在一定条件下也可以'裂变'抛弃部分质量变成质量较小的光子。④光子的质量远远大于引力子的质量，光子不能吸收单个的引力子却可以同吸收若干个引力子形成质量更大的且能够稳定存在的光子。⑤光子的质量不能无限增大，光子存在'临界质量'，超过'临界质量'的光子都是极不稳定的，将在极短时间内'裂变'生成能够稳定存在的光子。

中央亮纹的形成。如图，当一束激光经过宽度为a的窄缝时必然会受到缝的引力作用，为方便起见我们把窄缝引力影响区域简化为1265矩形区域。一般情况下，窄缝引力影响区域可以平均分成合力向上区域和合力向下区域，窄缝中3421区域内引力合力向上、越靠近窄缝上底部引力越大；3465区域引力合力向下、越靠近窄缝下底部引力越大；窄缝中心线（34线）处的引力合力为零。大量光子经过窄缝后，大部分光子可能都没有机会吸收足够多的引力子而发生较大角度偏转，这些光子虽然没有吸收足够多的引力子但仍然会受到多个引力子极小的冲量作用，在这个冲量作用下，经过3421区域（引力合力向上）的光子会以一个微小的角度向上偏转，形成投射到屏幕上的efhg亮区（形成中央亮纹的上半部分）；经过3465区域的光子会以一个微小的角度向下偏转，形成投射到屏幕上的ghji亮区（形成中央亮纹的下半部分），这样所有经过窄缝引力影响区域而没有吸收足够数量引力子的光子最终投射在显示屏上形成中央亮纹（efji亮区）。可见，屏幕上中央亮纹是经过窄缝后没有吸收引力子的光子的集合。由于经过窄缝后没有吸收引力子的光子往往占绝大多数，这些光子经过窄缝后会投射到屏幕上形成中央亮纹，所以中央亮纹的亮度是最大的。

其它亮纹的形成。因为中央亮纹两侧的亮纹是对称分布的，所以我们只需要集中精力讨论任意一半就可以了，这里我们讨论中央亮纹以下各亮纹的形成。很显然，中央亮纹以下第一亮纹是由经过3465区域吸收了'最小吸收基数'个引力子的光子偏转投射在屏幕上形成的。假设经过窄缝的光子质量为100，而引力子的质量为0.001，由于质量为100的光子只有同时吸收至少1000个引力子才可能形成新的、能够稳定存在的质量为101的新光子，并且由于新光子完全吸收了1000个引力子向下的冲量因而向下偏转的角度较大，这个新光子会投射在屏幕上中央亮纹以下第一条亮纹区域内。若干个经过3465区域并且吸收了1000个引力子光子偏转投射在屏幕上就形成第一条亮纹。

同样，质量为100的光子还可能吸收'最小吸收基数'整数倍的引力子，也就是同时吸收2000个、3000个……n＊1000个引力子。光子吸收了2000个引力子则会投射在屏幕上形成第二条亮纹、吸收了3000个引力子则会形成第三条亮纹……屏幕上的第n条亮纹也是这样形成的。一般有：中央亮纹处的光子质量＜第一亮纹处的光子质量＜第二亮纹处的光子质量……＜第n亮纹处的光子质量。同一亮纹处的光子质量相同、不同亮纹处的光子质量不同，光子在屏幕上的不同位置是由光子质量决定的而不是几率决定的。

由于经过窄缝3465引力影响区域的光子受到的引力合力是向下的，光子经过该区域时只有光子同时吸收了1000个引力子时它才可能形成新的质量为101的新光子，而由于新光子完全吸收了1000个引力子对其向下的冲量，所以它的运动轨迹就要向下发生较大的偏移，并投射到屏幕上形成第一条亮纹。因为在3465引力影响区域内从上到下引力合力逐渐增大，理论上讲越靠近区域底部光子就越有可能吸收更多的引力子，所以经过窄缝底部区域的光子吸收的引力子数目可能是1000个，也可能是2000个、3000个……甚至是N×1000个，这样它们分别投射在屏幕上就形成第二条、第三条……甚至是第N条亮纹。

（三）光栅衍射条纹的形成。也有人指出，如果认为衍射现象是引力作用引起的，那么该如何解释蜡烛熏黑玻璃片的衍射现象呢？如图所示，我们用点燃的蜡烛熏黑玻璃，此时相当于在玻璃表面涂了一层很薄很薄的碳原子涂层，一般情况下可以认为碳原子涂层的厚度远远小于玻璃片的厚度。通常情况下可以认为玻璃是均质的，由于玻璃片的厚度远远大于碳原子涂层的厚度，可以认为碳原子涂层的引力作用对光子来说是微乎其微以至于几乎可以忽略不计的。如果认为衍射现象是引力作用引起的，则当我们用刀片在薰黑的玻璃片上划出一条划痕时(相当于去掉玻璃片表面的碳原子涂层)，光线就可以从这条划痕通过，而别的地方是不透光的，激光束在穿过玻璃片上的划痕后由于玻璃片是均质的，可以认为光子在经过玻璃片时受到的引力合力为零，则激光速通过划痕后会在屏幕上形成一条亮纹。但实际上，实验表明激光速通过划痕后会在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹，那么这个明暗相间的条纹是怎样形成的呢？

如上图所示，如果不考虑引力影响，我们推测激光束在穿过玻璃片上的划痕后会在屏幕上形成一条亮纹，但实际上这个推测是错误的，这就让我们很揪心，同时也为我们进一步认识光的衍射现象提供了机会。

如上图所示，激光束通过玻璃片上的划痕后会穿过玻璃，虽然可以认为玻璃是均质的但是以光子的微小尺度而言，某一时刻光子受到的引力合力不为零的几率是很大的，在合力不为零的引力作用下，若光子能够吸收若干个引力子则光子或者向上偏转或者向下方偏转，由此在屏幕上形成中央亮纹以上的第一条亮纹和中央亮纹以下的第一条亮纹。同样电子也可能吸收更多的引力子从而形成中央亮纹以上的第二条亮纹、第三条亮纹、第四条亮纹……，中央亮纹以下的第二条亮纹、第三条亮纹、第四条亮纹……也是这样形成的。

如果我们在玻璃片上划出多个划痕并且制成衍射光栅，则激光束通过多个划痕后将在屏幕上形成多条亮纹，很显然，划痕越细则屏幕上形成的条纹也越窄，划痕越多则通过的光子越多所以屏幕上的亮纹也就越亮，这些特点完全符合衍射光栅形成的条纹规律。有人指出，以上解释了透射光栅的形成机制，但是还有反射光栅，反射光栅是怎样形成明暗相间的条纹呢？实际上反射光栅形成明暗相间条纹的道理和透射光栅差不多，这里不再讨论。

有人提出，玻璃是均质的其内部引力差异不足以引起光子偏转，这个观点似乎有一定的道理，实际上还是不相信引力作用能够引起光线偏转，需要接着找证据。我们来看看电子束通过多晶铝箔的衍射现象，电子束通过铝箔会发生偏转产生衍射条纹（如下图所示），当然了电子束通过铝箔会发生偏转主要是由于电子与铝箔(实际上是电子与铝原子中的电子碰撞)碰撞之后发生偏转，而不是引力作用引起的。有人看到电子束通过铝箔后形成了圆环形图案就认为电子也有波动性，因为电子束形成了明暗相间的图案，这种观点是非常牵强的。因为我们知道，电子束通过铝箔后会之所以会形成圆环形图案主要原因是电子与铝原子碰撞后损失的能量是不连续的，从而导致电子到达屏幕上的位置是不连续的。照此推理，光子通过玻璃时在引力作用下到达屏幕上不连续的位置也是可以理解的。

从宏观上讲金属铝箔是均质的，电子束通过铝箔应该不发生偏转，但实际上电子束通过铝箔形成了圆环形图案，至少说明两点：第一，电子束在穿过铝箔时受到物质作用从而改变了原来的运动轨迹；第二，电子束受到的作用力是不连续的，因为如果电子束受到连续的外力作用则电子束的运动轨迹就会连续变化，最终就应该在屏幕上形成一片连续的亮区。电子束通过铝箔形成圆环形图案的实验事实表明，电子束在与铝箔作用时，受到的力是不连续的。

（四）明暗相间条纹的形成反映了微观粒子间的能量交换是量子化的、不连续的。原子吸收光谱（暗线光谱）表明，原子能够吸收的光子是不连续的（实际上反映的是电子存在若干个结合力极大的'质量幻数'，电子从一个'质量幻数'到另一个'质量幻数'吸收或者放出的光子质量是一定的），只有特定能量的光子才能够被吸收。1927年戴维逊和革末发现，用一束电子束轰击一张用金属镍做成的金属箔，电子会在屏幕上形成衍射条纹（明暗相间的同心圆环），也就是说电子与金属箔作用后能量改变是不连续的、因而到达屏幕上的位置也是不连续的（充分表明自由电子与原子核束缚电子间的能量交换也是不连续的、是量子化的）。科学家发现X射线通过特定的晶体也会形成类似的衍射条纹，表明X射线与原子核束缚电子间的能量交换也是不连续的。综合大量的实验事实，我们认为微观粒子间的能量交换总是以量子化的形式进行的、是不连续的。比如光子与引力子之间的能量交换就是不连续的，由此造成光子与引力子作用后在屏幕上形成明暗相间的条纹而不是形成一片连续的亮区，亮纹是光子能够到达的地方，而暗条纹本身是不存在的是光子到达不了的地方，正确揭示明暗相间条纹的形成需要我们正确运用光的微粒说才能实现。

(五)微观粒子间量子化的能量交换(微观粒子间能量交换是不连续的)是形成明暗相间条纹的根本原因。既然'暗条纹'是微观粒子到达不了的区域，所以明暗相间的条纹更准确的说法是'不连续的亮条纹'，暗的区域并不是波相互抵消的结果而是微观粒子到达不了的区域。在单缝衍射现象中，缝的引力使光子发生了偏转，由于光子与引力作用的不连续性导致光子在屏幕上形成了不连续的亮条纹（'暗条纹'是光子到达不了的区域），实际上衍射现象中不存在什么'暗条纹'，所以亮条纹和'暗条纹'并不是等宽的，这也是波动说的硬伤之一，只不过没有人愿意承认罢了。在双缝干涉现象中，缝的引力同样能够使光子发生偏转，由于光子与引力作用的不连续性导致光子在屏幕上形成了不连续的亮条纹（'暗条纹'是光子到达不了的区域），所以干涉现象中也不存在什么'暗条纹'。同样在光的反射现象中也能够形成明暗相间的条纹。总之，明暗相间的条纹并不是波动说的特产和唯一解释，微观粒子间量子化的能量交换是产生不连续明条纹的根本原因。

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