每天睜開眼睛，就會有很多東西呈現在你的面前，你的房子，你的手機，你的愛人等等。你看到這世界上的萬物，得益于你的眼睛，更得益于這些多姿多彩、變幻莫測的——光。

光是什麼？看起來簡單的問題，物理學家探讨了幾百年，也是人類一直以來迫切解決的謎題。

​在對光本性的認識上，中國古代有兩種典型的說法，一種認為光是由光源發出的某種特殊的氣，另一種以17世紀科學家方以智為代表，認為光是氣内部相互作用的傳播，并由此發展出了一種原始的光波動學說。

國外的惠更斯在1690年發表的著作《光論》中，提出光的波動學說。14年之後，大物理學家牛頓偏偏在《光學》之中發表了一個相反的看法，他認為光是由粒子組成，提出光的微粒學說。

由于牛頓當時在物理學中的地位，大部分物理學家對他唯唯諾諾而同意這種看法。100年之後，著名的雙縫幹涉實驗，托馬斯·楊（人名）再次證明光是一種波。最後由一個電磁學巨擘麥克斯韋統一了電磁場理論，斷定光是一種電磁波。并且在20年之後由赫茲的實驗驗證了電磁波。

這時牛頓已經去世100多年，人們便向波動說抛出橄榄枝。光的波動說似乎已經确定無疑。但是，向來如此，所有人都認為對的東西就一定對嗎？

孟子曰：五百年必有王者興，其間必有名世者。在科學界，兩百年一般都會有一個大的變革。而徹底搞清楚光是什麼的人，就是鼎鼎大名的愛因斯坦。他在光電效應的實驗發現，光與實物微粒相互作用的過程中，粒子性非常突出。于是光的波粒二象性呼之欲出，在随後的雙縫幹涉實驗中證實這種确定的猜想，在轉移能量時會表現出粒子的性質，在傳播的過程中體現出波動性。

這麼說難免有點深奧難懂，大家可以把光理解成“運載能量的波動”，波動也就是某種振動。聲音是空氣漂浮的振動，海浪是水的振動，地震是大地動搖的。那麼光是什麼振動呢？光是光的本身在振動，專業的說就是電場和磁場的矢量在振動，光線傳播也就是交替的光矢量和磁矢量傳播。

我們所說的光一般都是指可見光，它是有顔色的，與能量緊密相關，赤橙黃綠藍靛紫，能量依次升高。而電波，紅外線，紫外線，x射線和可見光是一家人，屬于電磁波。那麼光到底是怎麼産生的呢？

有人會問，如果晃動微觀粒子會産生光嗎？可以這麼說，原子外的電子從高能級向較低能級躍遷時，多餘的能量差就會以光子的形式釋放。數不清的原子産生的無數個光子彙聚，就會産生光線，被人的視網膜捕捉，在大腦裡面的視神經就會說：哦，這就是光。

近代理論表明，能量和質量不可分。說得更純粹一點，所有東西都是能量！為什麼有粒子，是能量場的疊加相互作用産生的表現形式。量子場論中，用場來解釋物質如何相互作用，特别是如何獲得質量。并且愛因斯坦的相對論早就給出了質能方程，暗示了能量和質量的相互轉化。

我們能摸到鈔票，不是說鈔票作為一種物質很特殊，僅僅隻是因為我們和它之間有相互作用，這種相互作用被你的經驗确認為“摩擦力”，但其實其本質和我們“看到鈔票”這個相互作用沒有區别：看到鈔票是是因為光的反射也就是電磁相互作用，摩擦力也是電磁相互作用！所以觸覺和視覺的物理本質其實是一樣的。

有趣的是，光雖然在均勻介質中總是沿直線傳播，但是會被引力所扭曲。這又是為什麼？

這就要牽涉到廣義相對論了。簡單來說，“引力”是一種時空彎曲效應，隻是因為時空“變彎”了，所以在其中的物質隻能順着時空走，“光”也是物質，不得不亦步亦趨。愛因斯坦的場方程也早就說明了：決定時空如何彎曲的因素是這個時空内的質量和能量分布，而能量和質量處于等價的地位。

我們以光為知覺，電子使光線跳舞，光線又會電子起舞。光線是電子所處的微觀世界給我們的信号，我們所經曆的幾乎所有的現象都是微觀世界光和電子的舞蹈。這麼想來對光的尊敬不禁又加大了！

“黑夜給了我黑色的眼睛，我卻用來尋找光明。”我是理說萬物，你的私人科普顧問，每日更新科學知識，注重科學中的人文和精神關懷，讓“人”的意義凸顯，尋找生命意義。喜歡就來關注我哦，在這個魔幻而又現實的世界裡，一起加油吧！

參考資料：1.中國古代對光的性質的認識，關增建

2.知乎作者：PhysicsSoldier

3.量子力學，孫宏偉

4.光到底是什麼，B站：KAOS溏心科學

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