光為何直線傳播（回答整理）？

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光為何走直線？

首先，量子力學中，一個事件的概率的表示方法，就是以一個箭頭為邊的正方形的面積來表示。箭頭的長度對應概率振幅。

其次，一個箭頭就代表事件發生的可能性，一個事件多個可能性相加，遵循矢量合成方式，即將這些尖頭首尾相連，最後形成的尖頭就是該事件發生的最終可能方式，其平方就是概率大小。

第三，我們假設光子向各個方向運動的概率是相等的，那麼從空間S點到P點，有無數的路徑，光子從S沿不同路徑到達P點的概率都相同，也就是箭頭的長度都相同。

第四，關於箭頭的方向，由於光在空中以波的形式無處不在，當其疊加時就會出現自我干涉現象，這是一種概率波干涉，即相位角相同就會加強，相反就會抵消。而相位角度正是我們需要的箭頭角度，而箭頭的方向旋轉也正對應著波動周期，也就可以將箭頭視為時鐘的一個指針，時鐘的周期正是光走完一個波長距離所需的時間。換句話說，是光子的運動時間決定了概率箭頭的方向，它們長度相同，方向不同。

那麼，我們假設光子是從左S至P，有無數條路徑，為了方便討論，只考慮二維情況，暫把SP連線兩側分成一定數量的小間距，而且對每個間距內僅考慮一條光路。當小間距很小，就能反映出更多的光路。

現在我們把在這種情況下，光能走的每一條路徑畫一個小箭頭。每個小箭頭都有一定的長度和方向。多長呢？每一個光子來說，它走的任何一個光路的可能性都幾乎相同。這樣，所有小箭頭的長度都幾乎一樣。

但由於各光子的計時不同，它們的方向則不同——一個箭頭的方向是由測定光子沿著某特定路徑運動所需時間的周期指針的位置來決定的。如果一個光子途經G點一定比途徑A點快很多。

下圖可以確定每條光路所對應的箭頭方向，豎軸表示光走這條路所需的時間。所需時間越長，圖上的點也就越高。從左端開始，光子途經A這條路所需的時間相當長，經過G點的時間最短，然後M點的光路又最長。

那麼，這些小箭頭的方向意味著，一個特定箭頭的方向對應著光子從S到P沿著該路線所需要的時間。路徑A用的時間最長，它的箭頭指向某個方向。路徑B用的時間與路徑A不同，所以它的箭頭方向也不同。路徑F、G和H箭頭指向幾乎相同的方向，因為它們用的時間相差不大。對稱的，路徑J，它的箭頭與路徑D的箭頭就有相同的方向。

把這些小箭頭加起來。從箭頭A開始，我們把這些箭頭一個一個頭尾相接進行矢量合成。A和M附近的路徑箭頭疊加後，由於方向差的較多，互相抵消了。但是經過G點附近的路徑時間相差不大（我們所設每條路徑中點間隔相等，這樣M和L路徑長度之差，就要遠大於G和H路徑程差），箭頭方向大致相同，則箭頭沒有抵消反而加強。

這樣，合成後的最終尖頭，取決於箭頭的方向，而箭頭的方向取決於光路所耗的時間，光程差較大的，也就是離SP連線較遠的光路，箭頭由於方向不一，相互抵消。而靠近SP聯線的箭頭方向一致，疊加後加強，最終箭頭很長。而最終箭頭長度的平方就是光子走這條路徑的概率。隨著細分逾強，這種趨勢越精確明顯。最終趨勢，光子經過SP連線的G點光路的概率接近與1，而經過其它光路的概率趨近與零。

所以，同一均勻介質里，光子走直線。

向我最敬佩的精彩絕倫的費曼先生致敬。