論光和電子的衍射與雙縫干涉實驗及其中的成因：障礙物邊緣的正面反射和背面反射

高國昌

（喜通天大酒樓，廣西 梧州543000）

我們都知道到目前為止都沒有任何一種理論可以很好并完美的解釋光和電子的衍射和雙縫干涉實驗。特別是單光子或單電子的雙縫干涉實驗。到底是什么原因導致這樣？會不會其中又暗藏了什么我們未知的新的原理？要等著我們?nèi)ヌ剿靼l(fā)現(xiàn)!

量子力學的解釋總是充滿神奇色彩的，說是單個光子或單個電子具有分身術同時經(jīng)過雙縫自己和自己發(fā)生了干涉。從而形成了干涉條紋。

而我只想說句現(xiàn)實一點的話，如果每一個單獨的光子或電子都具有分身術，只要是遇到雙縫或障礙物就可以分身同時經(jīng)過而不會與縫或障礙物的邊緣發(fā)生（正面反射）或（背面反射）？那為什么在平時的沙塵、霧霾等不好的天氣情況下光子為什么不能全部分身并同時通過呢？對于能見度高低一說，量子力學又能怎樣解釋？

而我卻敢大膽的說，既使同時有兩個或多個光子或電子同時經(jīng)過雙縫，因為由于存在（正面反射）和（背面反射）的原因。在同一時間內(nèi)同時經(jīng)過雙縫的兩個或多個的光子或電子未必就能相遇在一起從而形成干涉。

為什么會這樣？這不是和我們的常識發(fā)生沖突嗎？要發(fā)生干涉不是必須至少要有兩個或多個波源相遇后才能產(chǎn)生干涉條紋嗎？

為什么會這樣？既然量子力學不能完美的解釋光或電子的衍射和雙縫干涉實驗，特別是不能解決單光子或單電子的雙縫干涉實驗。這就代表量子力學還不夠完善。要么是實驗出現(xiàn)問題？還是我們的理論認識和常識出現(xiàn)問題？也有可能是我們的思考方式和方向出錯了？這就像我們要去一個地方，只要是方向錯了，那么我們或許就很難到達。

那什么是障礙物邊緣的（正面反射）和（背面反射）？我們的常識和原來的理論又錯在那里？我們又是如何被誤導的？你是相信真理？還是相信不夠完善和有缺陷有問題的權威？這就像是我們發(fā)射火箭衛(wèi)星是一樣的道理：那怕你百分之九十九點九九九的設計和零件都合格沒有問題。但是那怕是一個設計或零件在發(fā)射過程中出現(xiàn)了問題，從而導致發(fā)射失敗。那么你的這次任務和結果就是失敗和不完美的。我并不是說否定量子力學，只是覺得它還不夠完善而已。

所以，只要你能找出其中的問題并想方法解決問題，不斷完善它，避免下次犯同樣的錯誤，并從中有所新的發(fā)現(xiàn)和收獲。那么你下次就能走的更遠，并且有可能找到和發(fā)現(xiàn)新大陸!

那什么又是障礙物邊緣的（正面反射）（如圖1）和（背面反射）（如圖2）？

在此之前，我先跟大家分享一下我的新發(fā)現(xiàn)，這也是一直困擾并誤導我們多年的舊理論和舊思想。正是因為它的存在，導致我們一次次的與真理和新發(fā)現(xiàn)擦肩而過。從而被擋在了通往成功的大門之外。（如圖3）。

看過我前一篇論文《論光和電子的衍射與雙縫干涉實驗，及論如何突破光和電子的衍射極限，提高光學及電子顯微鏡的分辨率》和懂得量子力學的朋友們都知道。量子力學中有一條著名的不確定性原理，主要是說微觀粒子比如光子和電子的位置和動量不能同時準確測定，一個測量的越準則另一個就測量的越不準確。

圖1

圖2

圖3

也就是說微觀粒子比如光子和電子它們在傳播過程中沒有固定的運行軌道，它們可以同時存在任何地方，只要你不測量它，它可同時存在任何地方。一但你去測量它，它就波函數(shù)坍縮，有了確定的狀態(tài)。量子力學的這種概率波解釋在過去的歷史中是比較成功和受歡迎的，因為它與實驗看起來很符合。但我們卻不知道其中的原理和機制？為什么會這樣？

當然它也是比較受很多人質疑和持反對意見的，主要代表人物就是大名鼎鼎的愛因斯坦，還說了一句千古名言：上帝從不擲骰子。窮其一生都不能接受概率波的這種解釋，并與之抗戰(zhàn)了一生。只可惜了這位天才，花了大半生的時間去與之抗戰(zhàn)和探索，不但到死都沒有完成統(tǒng)一物理學的愿望，花了那么多時間和精力卻還沒有新的發(fā)現(xiàn)和成就。這是我們?nèi)祟惖膿p失，一失足成千古恨。

當然，我們的前人之所以會有用概率波解釋和認定微觀粒子比如光子和電子沒有固定的運行軌道這種說法是有原因的。因為光和電子的衍射和雙縫干涉實驗，特別是單光子和單電子的雙縫干涉實驗。因為它的結果太出乎人的意料了。用我們目前的理論都不能完美和正確的來解釋和說明。所以量子力學只能用充滿神奇色彩的理論和說法去理解和分析原因。

我通過實驗和大量的思考分析后得出新的結論：只要加入障礙物的邊緣（正面反射）和（背面反射）。每一個光子和電子都是有固定的運行軌道的。只是每個光子或電子的出發(fā)點不同而已。那么對于光和電子的衍射和雙縫干涉實驗，特別是單光子和單電子的雙縫干涉實驗就能得到完美和合理的解釋了。

那為什么每一個光子或電子的出發(fā)點會不同？那是因為光源中由于每個原子的空間位置排列的不同，比如上下、左右、前后的排列不同。同時因為原子中的電子在進行能級躍遷時輻射出光子時的空間位置的不確定性，導致了每一個光子或電子的出發(fā)點不同。這也就是說每一個光子或電子的出發(fā)點都是不同并不確定的，是一種概率分布，從光源中那一點出發(fā)的可能性都有。所以我同意量子力學中概率波的解釋，只是我有不一樣的理解和認知。

那又是什么原因導致我們之前不能完美并正確的解釋光和電子的衍射和雙縫干涉實驗，特別是單光子和單電子的雙縫干涉實驗呢？

第一：就是我們對單縫衍射和雙縫干涉中的《縫》給理解錯了，（如圖3）。過去我們只知道當單縫或雙縫只要小到一定距離的情況下才能發(fā)生明顯的單縫衍射圖樣和雙縫干涉條紋。卻沒有人去思考光或電子在縫中與縫的邊緣發(fā)生了什么？縫當中又存在那些不為人知的驚人秘密？它們之間又是如何起相互作用的？

第二：我們都知道光具有波粒二象性：也就是說光在傳播過程中是以波的形式向前傳播，同時又具有粒子的特性，光的能量不是連續(xù)的，而是一份份的，我們簡稱光子。

第三：光波是橫波：即質點的振動方向跟波的傳播方向垂直。

第四：光是沿直線傳播的。

第五：光可以在真空中獨立傳播。所以光的傳播可以不需要介質，因此光在傳播過程中不會像機械波在傳播過程中會產(chǎn)生受迫振動。

由以上幾點可以得出結論：每一個光子在傳播過程中都是具有固定的運行軌道的。即每一個光子都是在以質點的振動方向跟波的傳播方向垂直的波形中以直線獨立向前傳播。（如圖4）所示。

圖4

我們都知道光子或電子是具有波長的。但我們之前只都考慮過單縫或雙縫的縫寬與波長的關系。卻沒有人想過既然光具有波粒二象性？我們?yōu)槭裁礇]有想過當光子在經(jīng)過單縫或雙縫的縫邊緣時？我們試著把縫的邊緣不斷放大，放大到能與光子或電子的波長尺寸差不多的情況下，縫的邊緣會是怎樣的一種情況？當光子或電子經(jīng)過縫邊緣的時候？它們又會發(fā)生那些神奇的現(xiàn)象和效果？只有想不到，沒有做不到!

所以，經(jīng)過大量的實驗分析和思考，我發(fā)現(xiàn)了光的新的傳播規(guī)律：障礙物邊緣的（正面反射）和（背面反射）。

對于障礙物邊緣（如圖3）的（正面反射）和（背面反射）看起來很簡單，但為什么過去那么多年，卻一直沒有人能夠發(fā)現(xiàn)它呢？你是相信真理？還是相信權威？是你不夠聰明？還是你的思想被限制了？或許從一開始我們的某些認識和理論本身就有問題？但我們卻沒有人能夠發(fā)現(xiàn)并糾正修改過來從而導致我們被誤導了？就像我們上錯了車一樣，被帶到了錯誤和不是心中所向往的地方。

圖5

為什么會這樣：我們首先對單縫衍射和雙縫干涉中的（縫）給理解錯了（如圖3）。我們之前只是知道光子或電子的波長與單縫或雙縫的縫寬的關系。但最重要的一點卻被大家給忽略了，那就是我們都知道我們做實驗時所用的單縫或雙縫的縫的邊緣實際上是比光子或電子的波長是大很多的，但是卻沒有人能聯(lián)想到光子或電子在經(jīng)過縫的邊緣時，我們試著把縫的邊緣不斷放大，放大到能與光子或電子的波長差不多時，縫的邊緣會是怎樣的？光子或電子在經(jīng)過縫的邊緣時又會發(fā)生什么神奇的現(xiàn)象和效果？

所以經(jīng)過大量的實驗和思考我最終得出了光的新的傳播規(guī)律：障礙物邊緣的（正面反射）和（背面反射）。

那什么是障礙物邊緣的（正面反射）和（背面反射）呢？這首先我們就要把縫或障礙物的邊緣（如圖5）放大到能與光或電子的波長差不多的情況來研究實際問題。我們都知道世上沒有絕對平整的物體，即使你把看起來很平整的平面放大到原子大小的尺寸，它看起來也是不平整的，是凹凸不平的。

同樣的道理，我們平時做實驗中所用的單縫或雙縫的縫邊緣也不是絕對平整的，有最高點和最低點，它們之間是有過渡區(qū)的。為了方便實驗的理論研究，我們可以理想化把縫或障礙物的邊緣當成（如圖5）所示。

同樣的，我們接下來分析我們是如何被權威給誤導的？我們聰明的大腦和思想又是如何被權威給成功的限制和影響的？

為什么量子力學會提出不確定性原理？認為一切微觀粒子主要是光子和電子在傳播過程中沒有確定的運行軌道？它們出現(xiàn)在那只是一種概率波？

主要原因就是量子力學不能解釋光子和電子的單縫衍射和雙縫的干涉實驗，特別是充滿神奇色彩和無法理解的單光子和單電子的雙縫干涉實驗。因為我們的前輩不知所以然，所以量子力學只能用充滿神奇色彩的理論來解釋。

還提出了微觀粒子比如光子和電子在傳播過程中沒有確定的運行軌道，只要你不觀察，它們可以同時存在任何地方，是一種概率波。只要你一觀測它，它就波函數(shù)坍縮，因此就有了確定的狀態(tài)。這聽起來很合理吧？因為他們是權威？只要我不看，不觀察它。它充滿各種可能。就像我不看月亮時，也可以當它不存在。

宏觀世界和微觀世界就在我們眼前，如果因為我們的能力和認知的問題和不足就否決了它們的自身規(guī)律和真實狀態(tài)。那我們是不是就有點像掩耳盜鈴和自欺欺人。

為什么我會提出微觀粒子比如光子和電子在傳播過程中是有固定的運行軌道的。但是每一個光子或電子的出發(fā)點不同，是一種概率分布，從光源的不同原子中的那個空間位置輻射出光子的可能性都有。

我們都知道激光的特點：單色性好、方向性好、相干性好、亮度高。其中相干性好就是說激光的振動、頻率、相位都高度一致。

所以激光中大量的光子在傳播過程中就像我們閱兵場上的士兵走路一樣整齊統(tǒng)一，步伐一致。如果每一個光子都沒有固定的運行軌道，就像量子力學中所說光子出現(xiàn)在那都有可能，沒有確定的軌跡。就像路上的行人一樣雜亂無章。請問？如果每一個光子的運行軌道都不是確定的？激光的振動、頻率、相位都還能高度一致嗎？那激光還是激光嗎？那激光和普通光源又有什么區(qū)別？

我們都知道：產(chǎn)生干涉的一個必要條件是,兩列波（源）的頻率以及振動方向必須相同并且有固定的相位差。

如果經(jīng)過雙縫的兩束光它們的每一個光子都沒有確定的運行軌跡？請問每一個光子之間它們的振動方向會相同嗎？如果振動方向都不能相同那又那來的相位差恒定？所以量子力學對于光的解釋都與要產(chǎn)生光的雙縫干涉的必要條件產(chǎn)生矛盾沖突，所以你覺不覺得那么多年過去了，為什么光的衍射和雙縫干涉實驗都沒能得到正確和客觀的解釋？是不是因為我們的認知出現(xiàn)了錯誤？從而導致我們沒有任何突破和成就？

所以如果我們只會記住書上的理論知識而不會去思考對與錯、真與假、是與非那么就會導致我們聰明反被聰明誤啊!

所以，只有我們在確認每個光子的運行軌道是確定并固定的情況下。我們才能真正的去理解和解釋激光的相干性：振動、頻率、相位為什么會高度一致。如果不一致？那么每個光子的頻率及振動方向就會不同，那么就會導致每個光子間的相位差不確定。請問還能有光或電子的雙縫干涉條紋的產(chǎn)生嗎？

說了那么多，主要是想跟大家分享一下我是怎樣去思考和解決這些問題思路的。如果我只告訴你答案，文章就會變的很簡短，那就代表我是非常自私和不負責任的。因為只有我跟大家分享我的故事及思考和分析問題的過程，我們是怎樣被誤導和思想是如何被限制的，我們該怎樣去突破和戰(zhàn)勝困難？讓你將來在解決相似問題和難關的時候可以有個樣本去參照和借鑒，希望你能從中有所啟發(fā)并有所思考。從而達到一個事半功倍的效果。

這就像你有一個蘋果，我有一個蘋果，我們互換的結果也只是每人只有一個蘋果。

但是如果你有一個思想，我又有一個思想，那么我們互換的結果就是每人都有兩個思想?；蛟S我們還能碰撞出不一樣的火花從而點亮未來。希望你能理解和領悟我的心意!謝謝!

下面我們就進入主題跟大家解釋什么是障礙物邊緣的（正面反射）和（背面反射）。

我們都知道光是沿直線傳播的。在鏡面反射中反射角等于入射角。但光也具有波粒二象性，波動性主要代表就是光會發(fā)生衍射和雙縫干涉。

所以我們必須拋棄舊的思想和觀念!打破常規(guī)!向通往真理的大門勇往直前!敢于挑戰(zhàn)權威!向一切困難和險阻說：不。我們不怕，我們不服輸!事在人為!我們一定有辦法和能力去到達我們心中所向往的世界和未來!

所以我們首先要把縫或障礙物的邊緣（如圖5）放大到能與光的波長差不多的情況下來處理和分析光的新的傳播規(guī)律：也就是障礙物邊緣的（正面反射）和（背面反射）。

從圖中我們可以看出。只有當我們把縫或障礙物的邊緣放大到能與光或電子的波長差不多的情況下，我們才能真正的去理解和分析并領悟到光的神秘和真正面目。雖然它比幾何光學要復雜的多。但它們的傳播規(guī)律是一樣的，一樣符合反射規(guī)律：反射角等于入射角。

根據(jù)光的波粒二象性和每個光子的運行軌道是固定的，但是由于每個光子從光源中出發(fā)的空間和位置的不同及不確定性。所以導致每個光子在空間中充滿各種概率分布。

所以當大量的光子從激光器中射出經(jīng)過障礙物邊緣時，其中有一部分光子繞射并撞擊到障礙物邊緣的正面的不同位置從而被反射到垂直于障礙物邊緣的上方形成一條亮線（如圖1）。這也就是障礙物邊緣的（正面反射），其中反射角等于入射角。

有一部分光子繞過障礙物邊緣繼續(xù)向前直線傳播（如圖6）這就是所謂的（繞射）。

圖6

有一部分光子繞射并撞擊到障礙物邊緣的背面的不同位置，從而被反射到障礙物邊緣的下方（即陰影區(qū)）從而形成一條離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的光線（如圖2）。這也就是障礙物邊緣的（背面反射），其中反射角等于入射角。

光的衍射：光波遇到障礙物以后會或多或少地偏離幾何光學中直線傳播定律的現(xiàn)象。包括：單縫衍射（如圖8）、圓孔衍射（如圖7）、圓板衍射及泊松亮斑。

圖7

圖8

光在傳播過程中，遇到障礙物（如圖5）或小孔（窄縫）時，它有離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫光的衍射。衍射時產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)，叫衍射圖樣。

當我用一束激光射向一片薄刀片的邊緣時發(fā)現(xiàn)在垂直于刀片邊緣的上方和下方（即陰影區(qū)）各出現(xiàn)一條亮線，其中中間區(qū)域最亮（如圖9）。

所以當大量的光子從激光器中射出經(jīng)過刀片邊緣時，其中有一部分光子繞射并撞擊到刀片邊緣正面的不同位置從而反射到垂直于刀片邊緣的上方形成一條亮線（如圖1）（正面反射）。

同時有一部分光子繞過刀片邊緣繼續(xù)向前直線傳播（如圖6）（繞射）。

有一部分光子繞射并撞擊到刀片邊緣的背面不同位置從而被反射到刀片的下方（即陰影區(qū)）從而形成一條離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的光線。（如圖2）（背面反射）。

當我用一束激光射向用兩片刀片形成的一個小狹縫（如圖8）和一條頭發(fā)絲（如圖10）時如圖所示。

圖9

圖10

那接下來我們就用障礙物邊緣的（正面反射）和（背面反射）。及每個光子都是有固定的運行軌道的，只是每個光子的出發(fā)點不同而已，所以導致每個光子在空間中充滿各種概率分布。

運用以上的新理論我們就可以很好的去解釋和理解及重新認識光和電子的單縫衍射和雙縫的干涉實驗，特別是充滿神奇色彩和無法理解的單光子和單電子的雙縫干涉實驗。

所以對于光的雙縫干涉實驗（如圖11）的解釋也是一樣的。大量出發(fā)點不同的光子可以在雙縫的任意一條縫的邊緣上發(fā)生（正面反射）（如圖1）和（背面反射）（如圖2），從而形成偏離直線傳播的光，通過波的疊加就形成干涉條紋。也就是每個縫先發(fā)生衍射，然后雙縫再發(fā)生干涉。從而形成光的雙縫干涉條紋。

圖11

那為什么當每次只有單個光子或單個電子經(jīng)過雙縫時經(jīng)過時間的積累還能形成干涉條紋呢（如圖11）？其實這并不是像量子力學中解釋單個光子或單個電子同時經(jīng)過雙縫從而自己跟自己進行干涉那樣。這種解釋是錯誤的。那又是為什么呢？

我們現(xiàn)在都知道了每個獨立的光子都有自己固定的運行軌道，但它們每一個光子的出發(fā)點都是不確定也是不同的。因此即使每次只有一個光子通過雙縫，它都有可能在雙縫的任何一條縫的邊緣上發(fā)生（正面反射）（如圖1）或是（背面反射）（如圖2），從而被反射到雙縫的背面和陰影區(qū)的不同位置。

因為雙縫的形狀大小距離是確定的，但是每個光子的出發(fā)點不同，所以不同出發(fā)點的光子經(jīng)過雙縫時都會被（正面反射）（如圖1）或（背面反射）（如圖2）到雙縫后的任何位置任何點，即量子力學中所謂的概率波。

因此就是說，每個單獨經(jīng)過雙縫的光子都有可能被（正面反射）或（背面反射）到雙縫的后面和陰影區(qū)的不同位置。即使每次只有一個光子通過，但它們卻被反射并分布到接收屏或感光膠片的不同位置或任何點。所以經(jīng)過時間的積累和波的疊加，干涉條紋還是出現(xiàn)了。

在這里，我要特別提出的一點就是，我們都知道產(chǎn)生干涉的一個必要條件是,兩列波（源）的頻率以及振動方向必須相同并且有固定的相位差。因此對于單光子和單電子的雙縫干涉實驗。很多人都誤以為產(chǎn)生雙縫干涉必須至少要有兩列波（源）或兩個光子以上同時經(jīng)過雙縫才能發(fā)生干涉。你一個光子怎能發(fā)生干涉，所以量子力學就認定是一個光子同時經(jīng)過了雙縫，自己和自己發(fā)生了干涉。否則你怎樣解釋？這看起來是對的。但卻不能真正解決問題。所以我們必須放棄這個錯誤的觀點。

我前面曾經(jīng)說過：既使同時有兩個或多個光子或電子同時經(jīng)過雙縫，因為由于存在（正面反射）和（背面反射）的原因。在同一時間內(nèi)同時經(jīng)過雙縫的兩個或多個的光子或電子未必就能相遇在一起從而形成干涉。為什么會這樣？這不是和我們的常識發(fā)生沖突嗎？要發(fā)生干涉不是必須至少要有兩個或多個波源相遇后才能產(chǎn)生干涉條紋嗎？

你是相信真理？還是相信權威？

所以說這才是我的新理論的神奇之處。首先每個光子的運行軌道是固定的，但每一個光子的出發(fā)點卻不同，所以導致每個光子在空間中充滿各種概率分布。當它們經(jīng)過雙縫時，不同起點的光子就會被雙縫的任意一條縫的邊緣產(chǎn)生（正面反射）和（背面反射）到雙縫后面的接收屏或感光膠片的不同位置或任何點。

這種解釋也是和單光子和單電子的雙縫干涉實驗符合的很好的。剛開始屏幕上出現(xiàn)零散的點，毫無規(guī)律可言。但隨著時間的積累，光子越來越多，（正面反射）和（背面反射）就會把每一個運行軌道固定但出發(fā)點不確定的光子反射到它該去的地方。所以說既使同時有兩個或多個光子或電子同時經(jīng)過雙縫，因為由于存在（正面反射）和（背面反射）的原因。在同一時間內(nèi)同時經(jīng)過雙縫的兩個或多個的光子或電子未必就能相遇在一起從而形成干涉。

所以說是（正面反射）和（背面反射）把空間中充滿各種概率分布的光子分配到了它們該反射去的地方。因此每個光子就有了確定的狀態(tài)，這就能很好的解釋量子力學中的（波函數(shù)坍縮）的成因了。因此即使每次只有一個光子或電子經(jīng)過雙縫。經(jīng)過時間的積累和波的疊加。神奇的干涉條紋還是出現(xiàn)了。

所以。因為光和電子及一切微觀粒子都具有波粒二象性，所以我們可以確定的是它們的運行軌道都是確定的，只是出發(fā)點不同而已，即量子力學中所謂的概率波。因此電子和所有微觀粒子的衍射和雙縫干涉實驗的原理的解釋現(xiàn)象都是和光的衍射和雙縫干涉實驗的原理和機制是一樣的。你覺得呢？

我們很多人都有一種認識誤區(qū)。那就是書上寫的就一定是對的。專家和權威都做不了的事情我們也沒有能力去做好和做成，這也是我身邊的人對我常說的一句話。而我只想說：只有他們做不出的也做不了的事情，那才是我們的機會，那才是我們施展才華，實現(xiàn)理想和創(chuàng)造奇跡并發(fā)現(xiàn)新大陸的機會!

但我們都知道，創(chuàng)新的定義就是違規(guī)。因為科學的很多發(fā)現(xiàn)都是和我們的常識是相違背的。就像我們的地球是圓的還是方的？地球或太陽誰是宇宙的中心？牛頓力學和相對論及量子力學誰又是我們心中的宇宙的終極理論？縱觀人類發(fā)展史，我們都知道我們的前人的那些常識和認知曾被一次次無情的推翻和重建，直到目前為止都還沒有完美和確定的統(tǒng)一的終極理論。只可惜的是我們很多人都知道要創(chuàng)新要持有敢懷疑權威的態(tài)度。但誰又能真正做的到？誰又能真正突破固有思維的限制從而發(fā)現(xiàn)新大陸？

所以我并不是說我的理論就一定是正確的。你也可以去質疑和反對。如果你能得出新的理論超越和推翻了我的理論。那真的證明我的能力有限，我是錯的，你又創(chuàng)造了奇跡。如果我的發(fā)現(xiàn)和失敗及錯誤能成為你通往成功的階梯。那我真心的恭喜您!祝福你能打開一扇扇通往真理和幸福的大門。從而引領我們?nèi)祟愖呦蚋吒h更美好的未來!謝謝!