（一） 引力場是有限場。人類很早就開始了對引力場（重力場）的研究，古希臘哲學家亞里士多德認為"重力場中物體下落速度和重量成比例"。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了"兩個鐵球同時落地"的實驗，發現重量不同的兩個鐵球總是同時著地，推翻了亞里士多德的假說。伽利略認為：物體在引力作用下獲得的加速度與物體的品質沒有關係，無論木製球或鐵製球，如果同時從塔上開始下落，它們必將同時到達地面（不考慮空氣阻力）。

實際上伽利略的推理過程遠比其實驗過程要精彩得多：假設有兩個鐵球，一個鐵球重1千克、另一個重10千克，則10千克重的鐵球下落速度是1千克重鐵球的10倍。如果用繩子把它們連在一起下落，由於它們的總重量增大到11千克所以下落速度應該是1千克重鐵球的11倍。但是由於它們是用繩子連在一起的、是兩個不同的鐵球，所以10千克重的鐵球下落速度比1千克重鐵球的下落速度快10倍，這時候1千克重鐵球由於下落速度慢就會拖住10千克重的鐵球、造成它們的下落速度比單獨10千克重的鐵球下落速度慢，這樣它們連在一起雖然品質增大了但下落速度並不會增大，也就是說鐵球品質增大下落速度並不會增大，由此揭露了亞里士多德假說矛盾的本質。

在伽利略研究的基礎上，今天我們對引力場(重力場)的認識更加深刻了，認為引力場是保守力場：引力場對物體所做的功與物體在引力場中的運動路徑、運動狀態無關，只與物體在場中的起點和終點位置有關。初學物理的人往往會遇到這樣一個問題：1公斤鐵和1公斤棉花哪個重？有人認為當然是鐵重，因為同等體積的鐵比棉花重。但目前人們認為標準答案是1公斤鐵和1公斤棉花一樣重，因為鐵和棉花的品質都是1000克，所以它們受到相同的地球引力並表現為相同的重量。當代物理學認為：地球表面品質越大的物體重量也越大，用數學關係式可以表述成：G=mg（g為常數，其值為9.8牛頓每千克），也可以表示成G=ρvg(ρ為物質密度，v為物質的體積)。

如上圖所示，我們用橫座標表示物質的密度ρ，用縱座標表示物體受到的引力作用(或者物體的重量)，就會得出如圖所示的直線，表明單位體積內物質密度越大受到的引力（重力）也越大。我們做一個容積為1立方分米的容器，如果用水填滿該容器則有1千克的品質，在這個容器裡水受到地球的引力為9.8牛頓；

如果用鐵填滿該容器，則受到的引力為76.44牛頓；

如果用銅填滿該容器，則受到的引力為87.22牛頓；

如果用黃金填滿該容器受到的引力為189.14牛頓……。

看起來該容器中的物質密度越大則其受到的引力也越大，把這個問題推向極限：當該容器中物質的密度無限增大時，其受到的引力會怎樣變化呢？會不會隨著容器中物質的密度無限增大時其受到的引力也無限增大呢？

我們認為：引力場（重力場）並不是保守力場而是有限場，引力場中任一空間內的場強都是有限值，對物質的作用也是有限的。換句話說：當引力場中一定空間內的物體密度無限增大時，物體受到的引力會逐漸增大到某一常數後就不再增大，也就是說引力場中一定空間中的物質受到的引力有最大值，這個最大值不隨物質密度的增大而增大。

如上圖所示，我們在同一張圖中畫出了引力場中一定空間內物質所受引力隨著密度增大的變化趨勢。圖中藍色虛線是當代物理學的觀點：在地球表面一定空間內物體的密度越大其受到的引力作用也越大（也就是物體密度越大重量也越大），兩者成正比例關係。我們認為：在地球表面一定空間內物體受到的引力作用有極限值（也就是在地球表面一定空間記憶體在"極限密度"），當物質的密度遠遠小於"極限密度"時其受到的引力作用近似隨著其密度增大而增大（也就是物體密度越大重量也越大），當物質的密度等於"極限密度"時物體受到的引力最大（即物質的重量達到最大值），當物質的密度大於"極限密度"時物體受到的引力將不再增大（即物質的重量始終不變），物質的密度和重量兩者並非是正比例關係。這個曲線和電子在電場中加速電壓和速度曲線類似，反映出引力場不是保守力場而是有限場的客觀事實。

我們認為，引力場存在極限密度的原因是：當物體的密度足夠大時就會完全吸收引力場中的引力子，此時可能出現物體密度繼續增大（品質繼續增大）而受到的引力不會增加的現象，甚至可能出現品質大的鐵球受到的引力（重力）小於品質小的鐵球的現象。此時我們如果把超過"極限密度"的兩個鐵球從比薩斜塔上同時放開，必然會出現密度小的鐵球先著地而密度大的鐵球后著地的現象。

（二）光子在引力場中的彎曲。20世紀初，科學家通過觀測發現：光在通過太陽表面引力場時會發生偏轉，說明光子會受到引力作用，引力作用能夠改變光子的運動軌跡。既然光在引力作用下發生彎曲，那麼我們把引力源換成一條單縫時，則縫的引力場同樣會讓光線彎曲。

事實上，我們在日常生活中也能夠觀測到光的衍射現象，通過常見的物體比如刀片、鉛筆、手指縫等等，都能夠觀測到光照射這些物體而產生的衍射現象。我們的老祖宗流傳下來一句歇後語：門縫裡看人--把人看扁了，說明古人很早就發現光可以繞過障礙物傳播。既然引力作用能夠使光子偏離原來的運動軌跡，那麼衍射現象就可能是引力作用引起的。

有人認為衍射現象是引力引起的這種觀點很天真、很幼稚，對此不屑一顧，因為他們早就考慮過了：如果衍射現象是引力引起的，由於窄縫的引力並不是一成不變而是從縫中心到縫邊緣處連續增大的，所以一束光通過窄縫後彎曲程度也應該連續變化，這樣光通過窄縫後就會形成一片連續亮區而不可能形成明暗相間的條紋，事實上光通過窄縫後會形成明暗相間的條紋，據此他們斷然否定衍射現象是引力引起的。他們認為引力作用只能夠使光子經過縫後發生彎曲但是絕對不會出現明暗相間的條紋，他們不否認引力作用會使光子運動發生偏轉，但是衍射現象是否就是引力作用引起的還需要尋找實驗證據。接下來，我們從已知的原子核內部結構和電子內部結構來推測光子的內部結構以及和引力子的作用規律。

(三)引力場存在"極限密度"的證明。我們知道，光子的速度遠遠大於巨集觀物體的運動速度，在這麼高的速度下光子還能保持為一個整體，可見光子內部是足夠緊密的。既然光子內部是足夠緊密的並且光子也會受到引力作用，那麼能不能用光子在引力場中的運動來驗證"極限密度"的存在呢？與其坐而論道，不如起而行之。我們假設光子的密度的確達到了"極限密度"，那麼光子在引力場中的運動和常規物體在引力場中的運動有什麼不同呢？為簡單起見，我們不妨把光子看作一個勻質球體，不同品質的光子有相同的密度。

由於光球的密度ρ、π均為常數，所以光球在引力場中的加速度與光球的半徑成反比：半徑越小的光球在引力場中的加速度越大，半徑越大的光球在引力場中的加速度越小。換一種說法就是：品質越小的光球在引力場中的加速度越大，品質越大的光球在引力場中的加速度越小。

我們知道，紅光光子能量(品質)小於紫光光子能量(品質)，所以在紅光和紫光經過同一引力場時總是紅光的偏移量比紫光的偏移量大，這一點在引力紅移現象中已經得到證實。同樣，當自然光經過窄縫時，總是紅光的偏移大而紫光的偏移量小。

討論到這裡，有的人覺得有些道理，但是不明白為什麼光子在引力場中的受力面積是圓的面積，這裡我們來詳細闡述一下。如果光球（光子）的密度達到或者超過了"極限密度"，那麼光球（光子）就會吸收所有經過光球（光子），光球（光子）在引力場中的最大投影面積就是圓的面積，所以我們可以用光球（光子）中最大圓的面積來計算光球（光子）受到引力的大小。

(四)自然界中穩定存在的光子的能量（品質）是不連續的。我們知道：原子核不是一個簡單的硬性勻質小球而是有特定內部結構的，原子核由質子和中子組成。若設單箇中子（質子）的品質數為1，則原子核所有可能的品質數均為正整數，不存在品質數為10.2、3.8這樣的品質數為非整數的原子核，也就是說不可能出現某一個原子核是由半個中子或者半個質子組成的，組成原子核的只能是整數箇中子和整數個質子。原子核有特定的內部結構，總有特定品質的原子是十分穩定的，我們稱之為原子核"品質幻數"。

電子也存在"品質幻數"。我們認為：電子的本質屬性是粒子性；電子具有特定的內部結構，電子的品質並非一成不變的，既可以吸收光子也可以放出光子：電子離原子核越近品質越小、內部各部分結合的越緊密、吸收光子的能力越強；電子離核越遠品質越大、內部各部分結合的就越鬆散、吸收光子的能力就越弱。電子有若干個內部結合力極大的品質（"品質幻數"）、處於"品質幻數"的電子結合光子的能力是很強的，每一個"品質幻數"往往對應於電子在原子中的一條穩定軌道。電子存在"臨界品質"，大於"臨界品質"的電子通常都是極不穩定的、將在極短時間內"裂變"放出光子重新形成能夠穩定存在的電子。

光子也存在"品質幻數"。上個世紀初物理學家在研究熱輻射現象時發現：任何物體只要其溫度在絕對零度以上都會向周圍輻射能量，同時也會從外界吸收能量。普朗克在1900年研究物體熱輻射規律時發現，只有假定電磁波的發射和吸收不是連續的、而是一份一份進行的，計算的結果才能和試驗結果相符。愛因斯坦隨後提出了光量子假說，認為光和原子、電子等微粒一樣也具有粒子性，光就是以光速C運動著的粒子流，他把這種粒子叫光量子，每個光量子的能量E=hν。黑體輻射現象和光量子假說無一例外地說明一個事實：光子的能量是一份一份的，自然界中能夠穩定存在的光子的能量（品質）都是不連續的，所有光子的能量均為某個最小能量的整數倍。

對光子而言，它同樣有特定的內部結構，同樣可以認為：光子的品質是不連續的（光子存在"品質幻數"）。舉個例子來說如果某一光子的品質數為102，則比它品質稍大一點的光子的品質數只可能是103，而不可能是102.3、102.4、102.5或者介於102和103之間的其它數值；當然了比它品質稍小一點的光子的品質數只可能是101了。這裡我們看到：光子的品質同樣不是連續變化的，相對論認為光子沒有靜品質，更喜歡用頻率來表示光子能量的高低。不管用品質還是用頻率表示光子能量的高低，光子的能量都不是連續變化的（光子的頻率不是連續變化的）。

引力作用能夠改變光子的運動軌跡，說明光子能夠吸收引力子。由於引力子的品質比光子小得多，所以光子不能吸收單個的引力子卻可以同時吸收若干個引力子形成新的、品質更大的、能夠穩定存在的光子。對光子而言，只有"最小吸收基數"整數倍的引力子才可能被完全吸收，充分表明光子吸收的引力子數目是不連續的。舉例來說，假設光子一次最少吸收的引力子數目只能是1000的整數倍，那麼在某一瞬間同時有999個、1001個、1500個、2100個、2900個、3005個……引力子與光子作用，其結果如何呢？很顯然，光子與999個引力子作用時不能吸收這999個引力子；光子與1001個引力子作用時將吸收1000個引力子並放出一個引力子；光子與1500個引力子作用也同樣將吸收1000個引力子並放出500個引力子；在光子與2100個、2900個引力子作用時，它將吸收2000個引力子並分別放出100個、900個引力子，可見光子與2100個和2900個引力子作用結果是相同的。同時還應該看到，光子與999個引力子作用和光子與1000個引力子作用的結果是截然不同的：當光子與999個引力子作用不會吸收這999個引力子，僅僅受到引力子極其微小的衝量作用，其運動軌跡只發生微小變化；而當光子與1000個引力子作用時，它可以完全吸收這1000個引力子，故可以完全吸收這1000個引力子的衝量，導致光子的運動軌跡也將發生較大變化。

（五）衍射條紋形成原因分析。如圖，當一束鐳射經過寬度為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。該區域可以平均分成合力向上部分和合力向下部分，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。當大量光子經過窄縫時，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，形成投射到螢幕上的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，形成投射到螢幕上的ghji亮區（形成中央亮紋的下半部分）。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，螢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螢幕上形成中央亮紋，所以中央亮紋的亮度是最大的。

簡單推理可以得出兩個結論：一是窄縫與螢幕的距離越大則中央亮紋越寬。這是因為經過窄縫後絕大部分光子在引力作用下或多或少會發生偏轉，由於光子經過窄縫後的偏轉角度是一定的，所以窄縫與螢幕的距離越大則中央亮紋越寬。二是縫寬越小則中央亮紋越寬。這是因為縫寬越小引力越強，則光子經過窄縫時與引力子作用的機率就越大因而其偏轉角度也越大，從而在螢幕上形成更寬的條紋。

下面我們來討論其它亮紋的形成。因為中央亮紋兩側的亮紋是對稱分佈的，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"最小吸收基數"引力子的光子偏轉投射在螢幕上形成的。假設經過窄縫的光子品質為100，而引力子的品質為0.001，由於品質為100的光子只有同時吸收至少1000個引力子才可能形成新的、能夠穩定存在的品質為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螢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螢幕上就形成第一條亮紋。

同樣，品質為100的光子還可能同時吸收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螢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……螢幕上的第n條亮紋也是這樣形成的。一般有：中央亮紋處的光子品質＜第一亮紋處的光子品質＜第二亮紋處的光子品質……＜第n亮紋處的光子品質。同一亮紋處的光子品質相同、不同亮紋處的光子品質不同，光子在螢幕上的不同位置是由光子品質決定的而不是機率決定的。

這裡應特別注意：投射在螢幕上中央亮紋區域的光子的品質是100而投射在第一條亮紋區域的光子品質是101，投射在第二條亮紋區域的光子品質是102、投射在第三條亮紋區域的光子品質是103……投射在第n亮紋區域的光子品質是100+n。可見：光子經過窄縫後在窄縫引力作用下光子品質（頻率）會發生變化。有人據此認為光經過窄縫後由於頻率變化必然導致光的顏色發生變化，而光經過窄縫後顏色發生變化目前還沒有在實驗中觀測到，所以我們的假設是不成立的。這裡我們從兩個方面來解釋，第一，光子經過窄縫後品質（頻率）變化非常微小以至於目前我們還沒有觀測到。第二，目前科學家已經觀測到"引力紅移"現象（指強引力場中天體發射的電磁波波長變長的現象），既然引力場可以改變電磁波波長，那麼光作為電磁波在窄縫引力作用下改變波長從理論上來講也就沒有任何不妥之處了。

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品質為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，並投射到螢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螢幕上就形成第二條、第三條……甚至是第N條亮紋。

因為3465區域是窄縫引力影響區域的一半，所以第一條亮紋的寬度也大約為中央亮紋的一半（嚴格來說第一條亮紋的寬度比中央亮紋的一半要略少一些，原因我們這裡就不分析了）。同樣的道理，因為第二條亮紋的形成條件比第一條亮紋的形成條件更為嚴格，所以第二條亮紋的寬度小於第一條亮紋的寬度。最終有：第一條衍射條紋的寬度＞第二條衍射條紋的寬度＞第三條衍射條紋的寬度＞……＞第N條衍射條紋的寬度。

衍射條紋亮度的變化規律。我們知道，窄縫3465引力影響區域從上到下的引力是逐漸增強的，在窄縫中心向下極小位移處的引力較弱，從這一區域經過的光子，若引力足夠強的話經過該處的光子可能偏移形成第一條亮紋；如果引力不夠強或者說引力子的空間密度不夠大，光子就不可能同時吸收1000個、2000個或更多的引力子，因而也就不可能形成第一條或第二條亮紋，當然更不可能形成第三條及以上的亮紋了。換句話說，從縫中心向下極小位移處經過的光子只可能對第一條亮紋的形成做出貢獻，但對第二條、第三條……第N條亮紋的形成沒有貢獻（也就是說離中央亮紋越遠的條紋形成條件越苛刻因而也越不容易形成）。同理由該處再往下的極小位移處經過的光子，因為這裡的引力子密度增大，則有可能對第一條亮紋、第二條亮紋的形成做出貢獻，但對第三條、第四條……第n條亮紋的形成沒有貢獻……。位於窄縫下底部處的引力子密度最大，所以從窄縫下底部經過的光子可能對第一條、第二條、第三條……第n條亮紋的形成都做出貢獻。所以在衍射現象中，各條紋的寬度有這樣的規律：

中央亮紋的寬度>第一條亮紋的寬度>第二條亮紋的寬度>第三條亮紋的寬度>……>第n條亮紋的寬度。

各條紋的亮度也有類似的規律：

中央亮紋的亮度>第一條亮紋的亮度>第二條亮紋的亮度>第三條亮紋的亮度>……>第n條亮紋的亮度。

明白了以上道理，我們對於衍射現象的第三個特點（單縫越窄衍射條紋越向兩邊伸展，其亮度分佈也越均勻，單縫越寬中央亮紋兩側的條紋亮度越小）也就更好理解了：單縫越窄，窄縫中心到窄縫下底部這一區域的引力就越強、引力子空間密度就越大，從縫中心向下極小位移處經過的光子就有更大可能吸收2000個、3000個甚至更多的引力子從而對第二條、第三條……甚至第N條亮紋的形成都做出貢獻；單縫越寬，窄縫中心到窄縫下底部這一區域的引力就越弱、引力子空間密度就越小，從縫中心向下極小位移處經過的光子就更沒有可能吸收2000個、3000個甚至更多的引力子從而更不可能對第二條、第三條……甚至第N條亮紋的形成做出貢獻。

不同顏色光的衍射條紋寬度不同。在衍射現象中，通常是頻率（品質）大的光子衍射條紋較窄而頻率（品質）小的光子衍射條紋較寬。我們認為，不同品質的光子在吸收了相同數目的引力子後，光子受到引力子向下的衝量也相同，在相同的衝量作用下，當然是品質（頻率）大的光子偏轉角度小、投入在螢幕上形成的亮紋寬度也小。設光子甲的品質為M1、光子乙的品質為M2，假設它們都吸收了1000個引力子，這些引力子的品質為m，則這兩種光子都獲得了相同的向下的衝量，此時光子甲的品質變為M1＋m，光子乙的品質變為M2＋m，則在經過相同的距離後這兩種光子的偏移量之比為（M1＋m）：（M2＋m）。考慮到引力子的品質遠遠小於光子的品質，則甲乙兩種光子的偏移量之比可近似為M2：M1，即有衍射條紋的寬度與光子的品質成反比的結論，也就是說：衍射條紋的寬度近似與光子的品質（頻率）成反比。這一點與實驗事實完全符合，如紅光的衍射條紋寬度大於紫光的衍射條紋寬度。