科学|引力作用能够被屏蔽吗
物理学家爱因斯坦基于1916年提出广义相对论预言了引力波的存在 ， 认为引力作用是由引力波传递的 ， 当代物理学认为引力波是时空弯曲中的涟漪 ， 通过波的形式从辐射源向外传播 ， 这种波以引力辐射的形式传输能量 。 2017年10月16日 ， 全球多国科学家同步举行新闻发布会 ， 宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波 ， 并同时"看到"这一壮观宇宙事件发出的电磁信号 。 我们坚持认为光的干涉衍射现象是光子与引力子作用的结果 ， 许多吃瓜群众不遗余力地喷我们：引力子存在吗？有什么实验证明？本章我们就来分析 。
第一节 物体引力对光子作用的三点推论
根据光的干涉衍射现象 ， 我们在充分分析宏观物体引力对光子作用的基础上 ， 提出物体引力对光子作用的三点推论 。
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物体的引力有一定的作用范围 。 任何物体的引力在空间中都有一定的作用范围 ， 我们把某一物体引力在空间中的作用范围称为该物体的引力影响区域 ， 超过物体的引力影响区域则引力作用可以忽略不计 。 比如在光的直边衍射现象中 ， 光经过不透明物体后会在一定范围内将产生光强波动 ， 超过一定距离后光强波动将减弱为零 ， 充分表明物体引力对光的影响有一定的范围 ， 通常情况下直边衍射现象引力作用范围大约在厘米的数量级上 。
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在光的双缝干涉现象中 ， 两条缝只有离得足够近才能够相互影响 ， 才能够被称为"双缝"并形成"干涉条纹" ， 如果离得较远则是两条独立存在的"单缝" ， 只能形成衍射条纹 ， 表明单独存在的一条缝是有引力作用范围的 。 通常情况下两条缝距离在毫米的数量级时会相互影响 。
物体的引力作用可以叠加 。 这一点比较容易理解 ， 当两个物体距离足够近时 ， 一个物体的引力作用会与另一个物体的引力作用叠加在一起 。 比如 ， 光的干涉现象中 ， 当两条缝的距离足够近时 ， 两条缝的引力会相互影响 ， 一条缝的引力会与另一条缝的引力叠加在一起 ， 对光子产生的作用也将增大 。
同一物体的引力在不同介质中作用范围不同 。 这一点比较难理解 。 通常情况下同一物体其引力作用范围在不同介质并不相同 ， 同一物体在真空中引力范围最大 ， 在其他介质中引力作用范围将变小 ， 并且介质密度越大则引力作用范围越小 。 比如在直边衍射现象中 ， 不透明物体的引力影响区域一般在厘米的数量级上 ， 而在双缝干涉现象中两条缝之间的距离在毫米的数量级上才会相互影响成为"双缝"并形成干涉条纹；当两条缝之间的距离在厘米数量级以上时"双缝"就会变成独立存在的"单缝"并形成宽度不等的衍射条纹 。 不透明物体引力在空气中的影响区域在厘米的数量级上 ， 同样的物质做成"双缝"时两条缝只有相距毫米的数量级时才会相互影响 ， 说明空气中物体的引力作用范围大而在介质中物体的引力作用范围小 。
第二节三点推论在干涉衍射现象中的应用
在直边衍射现象中的应用 。 如图 ， 在直边衍射现象中 ， 不透明物体的引力会影响在其周围一定距离经过的光子并在屏幕上形成特定的条纹 。 根据光的粒子模型 ， 如果没有引力作用 ， 则光子经物体旁边经过时不会发生偏转 ， 光子投射在屏幕上也不会产生光强波动 ， 也就是说 ， 物体周围的引力场影响了光子的运动 ， 根据实验结果 ， 在空气中物体的引力影响区域大约在厘米的数量级上 。
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在单缝衍射现象中的应用 。 如上图所示 ， 在一个不透明纸片上划出的一条缝 ， 当我们用一束平行激光照射这条缝 ， 就会在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹 ， 通常情况下屏幕上形成的衍射条纹的形状、光强分布与缝的宽度有关 。 我们认为光通过单缝形成衍射条纹的原因是光在缝的引力作用下发生偏转形成的 ， 正是单缝两旁边引力作用叠加使光子发生了偏转 。 根据物体引力对光子作用的三点推论可知 ， 不透明纸片会在其周围形成一定范围的引力影响区域 ， 而这个区域大约在厘米的数量级上 ， 在纸片中这个影响区域将减小 ， 其引力区域为图中半透明长方形所示区域 ， 该区域宽度为d（在毫米的数量级上） 。
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如上图所示 ， 在一张不透明的纸上划出一条单缝 ， 一束平行激光照射在单缝上就会在屏幕上形成中央宽两侧窄的衍射条纹 。 微粒模型认为衍射条纹的形成是由引力作用引起的 ， 那么是不是整张纸对会对缝的引力作出贡献呢？显然不是的 ， 单缝左侧到左竖直黄线区域内的纸引力叠加作用形成指向左侧的引力合力作用 ， 单缝右侧到右竖直黄线区域内的纸引力叠加作用形成指向右侧的引力合力作用 ， 在缝的中心位置引力合力为零 。 如果纸张是均匀的则单缝两侧引力叠加区域宽度相等 ， 都为d ， 我们认为d的数值在厘米的数量级上（具体数值有待于实验验证） 。 如果单缝两边的纸张密度不是均匀的 ， 则一束平行激光通过单缝后形成的衍射条纹将向密度大的一边偏转 。 纸张左侧密度大则衍射条纹向左边偏转 ， 纸张右侧密度大则衍射条纹向右边偏转 。 我们认为引力作用不能无限叠加 ， 其作用距离较小 。
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当光分别经过铁片和纸片产生直边衍射时 ， 其引力影响区域（光强波动区域）都在厘米的数量级上 。 由于铁片的密度大于纸片的密度 ， 根据物体引力对光子作用的三点推论可知 ， 形成单缝的引力影响区域铁片要小于纸片 ， 即对于用铁片制成的单缝而言 ， 只有离单缝很近的区域内铁片才会对缝的引力形成做出贡献；而在用纸片制成的单缝而言 ， 离单缝较远的区域内纸片都会对缝的引力形成做出贡献 。 据此我们认为 ， 不同材质密度的物质制成同样宽度的双缝形成的干涉条纹也应该有差异 。
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一般情况下我们做单缝实验时单缝往往开在纸张的中间位置 ， 由于纸张的引力叠加区域很小 ， 可以认为单缝两侧的引力作用是均匀的 ， 所以形成的衍射条纹中央亮条纹正好落在屏幕上单缝中心对应的位置上 。
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【科学|引力作用能够被屏蔽吗】
如上图所示 ， 当形成单缝的物质两侧密度不相等时 ， 光经过单缝后中央亮纹并不在中间 。 上图中组成单缝的物质上侧实体Ａ密度大（引力大）而下侧物质实体Ｂ密度小（引力小） ， 屏幕上形成的衍射条纹会向上移动 ， 中央亮条纹会在单缝对应的中心点Ｏ位置以上 。
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如图所示 ， 当形成单缝的下方物质实体Ｂ密度大（引力大）上方物质实体Ａ密度小时 ， 屏幕上形成的衍射条纹会向下移动 ， 中央亮条纹会在单缝对应的中心点Ｏ位置以下 。
很多人觉得以上只是我们的推测 ， 并没有实验证据 ， 事实上在双缝干涉实验中 ， 我们用一个薄云母片盖住上缝则干涉条纹向上移动 ， 用薄云母片盖住下缝则干涉条纹向下移动 ， 充分证明了缝的引力变化会引起条纹相应移动 。
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在双缝干涉现象中的应用 。 上图是光的干涉与衍射示意图 ， 从图中可以看出 ， 双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的主要区别是：双缝干涉条纹是等间距的 ， 单缝衍射条纹是中央亮纹宽两侧窄 ， 也可以认为干涉现象形成等间距条纹 ， 衍射现象形成的条纹间距不相等 。 需要指出的是 ， 双缝干涉条纹和单缝衍射条纹的形状是不同的 ， 干涉条纹和衍射条纹是两种不同的条纹 。
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如上图所示 ， 当我们在相同的材料上划出两条距离不相等的单缝时 ， 如果两条缝相距较远（两条缝各自的引力影响区域不重合时） ， 则激光照射在这样的两条缝上会形成两条独立的衍射条纹 。
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如果两条缝的距离足够近（两条缝的引力影响区域相互重合时） ， 激光照射在这两条缝上会形成"双缝干涉"条纹 。
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第三节引力屏蔽与阿莱效应
缝的条数越多则引力作用越明显 。 根据物体引力对光子作用的三点推论中的第三条 ， 同一物体的引力在不同介质中作用范围不同 ， 物体的引力影响区域在真空中（空气中）最大 。
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如上图所示 ， 图中上半部分单缝右侧长方形区域是单缝左侧物质的引力影响区域；如果我们在这个区域划出多条缝 ， 因为每增加一条缝相当于挖去了一部分介质 ， 由于同一物体的引力在不同介质中作用范围不同 ， 物体的引力影响区域在真空中（空气中）最大 ， 所以单缝左侧物质的引力影响区域将变大 。 或者说单位距离内增加单缝的条数 ， 则该区域内缝对光子的引力叠加作用将加强 ， 光子的偏转将更加明显 。 换句话说 ， 缝的条数越多则引力作用越明显 。 如果我们把这些缝用同样材质的物质填满 ， 则我们会发现单缝的引力影响区域又会变小 ， 结果就是我们用同样材质的物质填满单缝的引力影响区域则缝的引力影响区域将缩小 ， 看起来似乎物质能够屏蔽引力作用一样 。
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关于这一点并非没有实验证明 ， 1954年 ， 阿莱在巴黎的傅科摆实验中 ， 发现在日食期间 ， 傅科摆明显转动异常达13.5度 ， 被人们称为阿莱效应 ， 指日食前后傅科摆出现异常的情况 。 同一物体的引力在不同介质中作用范围不同实际上能够很好地解阿莱效应 。 真空中太阳的引力作用范围是最大的 ， 当月亮运行到太阳和地球的中心点时相当于一定程度上屏蔽了太阳的引力作用 。 限于篇幅 ， 详细的解释我们下回分解 。
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