（一）直边衍射现象。在光的衍射现象中有一种叫做直边衍射的现象，直边衍射是指光在传播方向上遇到不透明物体（或者不透明直边）后在屏幕上形成特定衍射图案的现象。实际上光遇到任何不透明物体（包括直边的、非直边的、多边形的或者任意形状的）都能够形成特定衍射图案，通常情况下直边物体的衍射图案比较简单，更加方便我们的研究，所以我们讨论的重点也是直边物体的衍射现象。

 

直边衍射条纹的特点。上图是光的几种衍射现象，其中光照射在刀片上产生的直边衍射现象是我们分析的重点。一般情况下，直边衍射条纹有如下特点：1.在几何阴影区内,光强迅速下降,但并不为零,仍有较弱的能量分布,距几何阴影一定距离（3～4mm）后光强才逐渐减弱到接近于零。

2.几何阴影分界线处光强既不是最大,也不是最小,光强约为无直边衍射屏时的1/4。

3.在几何阴影区外产生明暗相间的条纹,但明暗条纹仅限于离几何阴影分界线很近的范围内。也就是说在几何阴影区外光强重新分布,产生振荡起伏,随着与几何影边缘距离的增大,条纹变密,振荡幅度逐渐减小,最后光强趋近某一定值。

4.几何阴影区外距几何阴影较远时,光强趋于均匀,保持不变,与无直边衍射屏时相似。

 

那么，直边衍射现象是怎样形成的呢？光的微粒模型认为光的偏转是由引力作用引起的，所以距离几何阴影分界线处较近的光子经过直边后会在引力作用下偏转到阴影区内，当然了，由于阴影区外的一部分光子偏转到阴影区内，所以阴影区外光的强度会减弱，并且离阴影区边缘一定远处才会恢复到正常水平。如下图所示，根据以上推理，我们就可以画出光子经过直边衍射后在几何阴影区内和几何阴影区外形成的光强曲线示意图（如图中黄线所示），离几何阴影足够远的地方光的强度与无直边衍射屏时相似，在靠近几何阴影区的地方光的强度将减弱（因为在此区域内的光子有一部分被引力作用偏转到几何阴影区内），而在几何阴影区内光的强度并不为零而是随着离几何阴影区分界线距离的增大而迅速减小。图中黄线就是我们根据光的微粒模型推导出来的光的强度曲线，然而令我们感到尴尬的是它和实际光强曲线并不相符，以致于很长时间内我们都没有丝毫进展甚至可以说是一筹莫展，充分说明还有我们没有考虑到的因素。

 

为了了解直边衍射现象的成因，我们不妨回过头来看看单缝衍射图案的形成过程。在激光通过单缝后会形成不连续的亮条纹，其中中央亮条纹的宽度大约是其它亮条纹宽度的两倍，并且离中央亮条纹越远的地方光的强度就越弱。实际上中央亮条纹以下的第一条、第二条至第n条亮条纹的位置相当于处在直边衍射现象中几何阴影区内的区域，由此可见单缝形成的图案在几何阴影区内是不连续亮条纹，为什么直边衍射几何阴影区内形成的光强是连续变化的呢？直边衍射相当于拿走单缝的上缝，由此形成的直边衍射条纹为什么会发生很大的改变呢？

 

一般情况下，如果认为单缝衍射现象和直边衍射现象都是由引力作用引起的，那么直边衍射现象形成的图案就应该与单缝衍射现象形成的图案相似（直边衍射现象可以看作是特殊的单缝衍射现象，即把单缝一侧物质实体去掉就会形成直边衍射现象）。考虑到单缝衍射现象会在中央亮条纹以下（几何阴影区内）形成不连续的亮条纹，我们推测直边衍射现象也应该在几何阴影区内形成几条不连续的亮条纹，如下图所示。

 

从图中可以看出，我们推测的光强曲线和实际曲线还是有一定的差别：一是在几何阴影区内我们推测会出现不连续的亮条纹，事实上并没有出现，在这个区域内光的强度会随着距离几何阴影分界线的增大而迅速减小（也就是说实际上形成的光的强度是连续变化的）；二是在几何阴影外我们认为从几何阴影分界线向外光的强度会随着距离的增大而增大，最后达到一个定值，即光的强度会平稳上升并最终达到最大值。但这里出现了一个让我们大吃一惊的情形：从几何阴影分界线向外一定距离处光的强度会随着距离的增大，在稍远处则表现出波动性，这是什么情况？难道光真的是波吗？出现这种情况，一方面反映了物理前沿探索的艰难，以致于艰难到我们几乎要放弃探索，另一方面对我们充分认识光的性质提供了契机，我们只有于危机中育新机、于变局中开新局，才能正确揭示光的本质。经过一段时间艰苦卓绝的不懈努力，近期我们终于有了实质性的突破，原先光的干涉衍射现象中的一些谜团也迎刃而解了。

 

我们认为光的本质是粒子，光子在引力作用下可以发生偏转，但是单个引力子对光子的偏转作用极不明显，光子只有同时吸收'最小吸收基数'个引力子后才会发生较明显的偏转。因为光的本质是粒子，所以光子经过不透明物体后并不会因为相互干涉而消失，打个比方，10000个光子经过不透明物体投射在屏幕上还是10000个光子，并不会少一个也不会多一个。如果没有引力作用，则光子经过不透明物体后在几何阴影区内光的强度为零（也就是说光子不可能到达这里），在几何阴影区以外不同区域光的强度应该是一致的。由于光子经过不透明物体时必然受到引力作用的影响，由此造成几何阴影区以外光的强度是变化的，因为光子的总数是不变的，所以光的强度变化必然是有的区域增加而有的区域减少。如果在几何阴影分界线向外一定距离处光的强度大于平均强度，必然有某处的光强度小于平均强度，我们认为大于平均光强的地方是光子在引力作用下偏转到此处堆积形成的，而某个区域光子吸收'最小吸收基数'个引力子后发生较明显偏转，则该区域内的光强必然就要小于平均光强。如上图所示，DE区域内的光子由于受到引力作用向着引力方面偏转到CD区域内，则DE区域内的光强必然减小而CD区域内的光强必然增大。由于距离几何阴影分界线越近引力就越强，所以越靠近几何阴影分界线光强的改变就越明显，而远离几何阴影分界线光强的改变就越不明显，当然了距离几何阴影分界线一定远处时光强的改变就可以忽略不计了，此时光强等于平均光强。也就是说FG区域内的光强改变必然小于DE区域内的光强改变，CD区域内光的强度要大于EF区域内光的强度。这里还有一个推论应引起我们的重视，那就是CD区域内增加的光强约等于DE区域内减少的光强，换句话说，如果DE区域内的光子数量比平均值少了800个，则CD区域内的光子数量一定比平均增加了800个。

接着分析，上图中BC区域由于最靠近不透明物体的边缘，所以在这个区域内光子受到的引力是最大的（相对于其他区域而言），所以从BC区域内经过的光子将在引力作用下偏转到几何阴影区域内（即AB区域内），这就造成几何阴影区域内光的强度不为零的现象。由于BC区域内引力最强，所以光子受到的引力也最大，那么光子为什么没有形成不连续的亮条纹呢？这是因为当引力较大时，虽然吸收了10000个引力子的光子和吸收了20000个引力子的光子偏转角度不同，但是吸收了10000个引力子的光子同时可能受到多个引力子的碰撞作用，这个碰撞作用使光子发生偏转，由于该区域内引力强度较大，所以光子与引力子的碰撞非常频繁，从而导致光子的偏转角度是连续变化的。

从直边衍射的实验事实来看，引力对光子的作用主要有两条特点：一是当引力作用较微弱时，光子在引力作用下主要表现出不连续运动的特点，即光子可能吸收10000个引力子发生偏转，也可能吸收20000个引力子发生偏转，还可能吸收30000个引力子发生偏转，光子的偏转角度不同，可以认为引力作用对光子的作用是不连续的。二是当引力作用较强时，光子在引力作用下主要表现出连续运动的特点。打个比方，吸收了10000个引力子的光子发生1度偏转，吸收了20000个引力子的光子发生2度偏转，但是由于此区域内的引力强度较大（引力子密度较大），所以吸收了10000个引力子的光子在与大量引力子碰撞后也会发生连续偏转，从而形成连续的亮区。

 

有那什么青年指出，以上都是我们的推测，并没有实验证据，这个意见提得好。在单缝衍射现象中，我们提出的引力对光子作用的两条规律得到了圆满的验证。当单缝的宽度小于某一数值时（通常在毫米的数量级上），光子在引力作用下表现出不连续的特征：在屏幕上形成不连续的亮条纹，当单缝足够窄时，缝的引力足够强此时光子在屏幕上的偏转角度就是连续的了，从而在屏幕上形成一片亮区。

（二）干涉现象和衍射现象的区别。光的干涉现象和衍射现象是两种很重要的物理现象，也是波动理论、物质波理论建立发展的实验基础，某种程度上甚至可以说是当代量子力学的基础。光的干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时，光强在一些区域加强，在另一些区域削弱，从而形成稳定的光强有规律分布的现象（即通常所说的形成明暗相间的条纹）。光的衍射现象是光绕过障碍物偏离直线传播，并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象（同样会形成明暗相间的条纹）。波动理论认为，光的干涉和衍射现象都会在屏幕上形成明暗相间的条纹，这些条纹的产生，本质上都是波的相干叠加的结果。但是光的干涉强调了两个或多个光束的叠加，对于参加叠加的几列光波都是以直线传播的，这样的干涉可以认为是纯干涉的问题。光的衍射现象强调了光偏离直线传播的现象，光在传播过程中遇到障碍物时，一部分子波被遮蔽，其余部分的子波叠加的结果形成了衍射条纹。尽管二者都是相干波的叠加，但是前者是有限的几列光波的叠加，而后者是无数多个子波的叠加。因为波动理论认为波发生干涉最少需要两束或者两束以上光波的叠加，这个先天不足注定无法解释单个光子或者单个电子的双缝干涉现象。

 

（三）波动理论的若干硬伤。

波动理论认为：干涉现象是两列或多列相干光源在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。只有两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向一致的相干光源才能产生干涉。由两个普通独立光源发出的光，因为不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，所以不能产生干涉现象。

菲涅尔双棱镜实验。菲涅尔双棱镜实验是将玻璃板表面加工成对称楔形，两侧和棱脊垂直，通常楔角小于1°。在激光或者单色光源照在双棱镜表面上时,会产生折射作用, 将波前划分为两个部分,沿着不同方向传播两束相干柱波。也就说光束折射之后会形成双列光波频率相同、传播方式也基本相同、相位差不会随着时间变化的两个光波，这样的两列光波满足光的相干条件,在相交区域会发生干涉,在屏幕上形成明暗相间的条纹。

 

上图是菲涅尔双棱镜示意图，从窄缝S处发出的光经过双棱镜折射后相当于从S1和S2两个光源发出的光，这两个光源发出的光在屏幕上重合区域会产生明暗相间的条纹。在实验中，我们如果用黑纸遮住双棱镜的上半部分，屏幕上依然是明暗相间的条纹，只不过条纹的亮度有所减弱；如果用黑纸遮住双棱镜的下半部分，屏幕上依然是明暗相间的条纹，只不过条纹的亮度有所减弱。注意，重点在这里，根据双棱镜折射光路图，如果我们用黑纸遮住双棱镜的一半（上半部分或者下半部分），无论如何也不可能形成两个光源相互干涉的情况。实验表明用双棱镜的一半照样可以在屏幕上形成明暗相间的条纹，这就用实力打脸波动理论提出的明暗相间的条纹是两束光相互干涉产生的，因为实验充分证明用一束光也能够在屏幕上形成明暗相间的条纹。这也是波动理论的硬伤之一。

波动理论的另一个硬伤是无法解释单个光子干涉条纹的形成和电子双缝干涉之谜。我们调整光源发出光子的强度使光源在一定时间内只发出一个光子，这一个光子通过双缝后打在屏幕上会形成一个亮点，经过足够长时间后大量光子打在屏幕上将形成明暗相间的条纹。根据波动理论，至少要有2个光子同时通过双缝才能够产生干涉现象，一个光子通过双缝时它是通过左缝还是通过右缝呢？如果光子通过左缝则右缝没有光子通过，而通过一条缝是不能够产生干涉现象的，所以屏幕上也不会形成明暗相间的条纹。但事实是单独一个光子通过双缝也能够产生干涉条纹。有人认为光子以波的形式同时通过了双缝的左缝和右缝，打在屏幕上后光子会迅速坍缩成为一个光点，我们暂且承认这是对的，问题随之而来，在光源发出光子后我们迅速把双缝换成3缝、4缝、5缝、6缝或者更多缝，光子依然能够在屏幕上形成明暗相间的条纹。问题是光子怎样就知道前面的缝是双缝还是3缝、4缝、5缝、6缝或者更多条缝，难道它能够未卜先知或者足够聪明，看见前面是双缝就分成两部分并以波的形式穿过去，看见前面是3缝就分成三部分并以波的形式穿过去，看见前面是4缝就分成四部分并以波的形式穿过去……，这个推论让我们不能接受。

实际上我们再换一种实验方法，等到光源发出的光子快到双缝时（此时光子以波的形式分成了两部分），我们立即把双缝换成3缝、4缝、5缝、6缝或者更多条缝，光子经过缝后依然能够在屏幕上形成明暗相间的条纹，说明光子看到前面的双缝变成了3缝、4缝、5缝、6缝或者更多条缝它立即会把自己以波的形式分成三部分、四部分、五部分、六部分或者更多部分，这么聪明的光子不由得让我们不寒而栗。

电子双缝干涉之谜。电子双缝干涉是指一次只让一个电子通过双缝，经过足够长时间后屏幕上依然会形成明暗相间条纹，而根据波动理论产生干涉必须要两个或两个以上的电子才行，这是其硬伤之一。另个硬伤是一里我们使用仪器观测电子到底通过了哪条缝，则屏幕上明暗相间的条纹就会消失并变成两条亮纹。波动理论认为明暗相间的条纹是电子干涉的标志，而两条亮纹是电子粒子性的标志。为了解释电子双缝干涉实验，波动理论支持者假设了无数种可能但都不能圆满解释。我们认为，电子的本质属性是粒子性，在双缝实验中电子只能通过双缝中的一条缝，在双缝引力作用下电子改变运动轨迹打在屏幕上形成了一个亮点。这个过程实际上就是电子在经过双缝时吸收了特定数量的引力子改变轨迹的过程，由于电子和引力子的结合并不是十分紧密，所以一旦有外界扰动（仪器观测影响），电子就会迅速'裂变'放出引力子丢失双缝引力加在电子上的调制信息，并仍以原来的运动轨迹打在屏幕上形成两条亮纹。从目前来看，这种观点是对电子双缝干涉实验最简单最直接的解释，但很多人却不愿意相信。实际上延迟选择实验也对波动理论提出了质疑，成为波动理论无法绕过的瓶颈之一。不过很可惜，大多数人宁愿死死抱住'波动理论'不撒手并在此基础上补丁加补丁仍然无法从根本上解决问题。君子几不如舍，往吝。

几何阴影外

几何阴影内