每天睁开眼睛，就会有很多东西呈现在你的面前，你的房子，你的手机，你的爱人等等。你看到这世界上的万物，得益于你的眼睛，更得益于这些多姿多彩、变幻莫测的光。

光的本质引发势不两立的争端

光是什么？看起来简单的问题，物理学家探讨了几百年，也是人类一直以来迫切解决的谜题。

在对光本性的认识上，中国古代有两种典型的说法，一种认为光是由光源发出的某种特殊的气，另一种以17世纪科学家方以智为代表，认为光是气内部相互作用的传播，并由此发展出了一种原始的光波动学说。

国外的惠更斯在1690年发表的著作《光论》中，提出光的波动学说。14年之后，大物理学家牛顿偏偏在《光学》之中发表了一个相反的看法，他认为光是由粒子组成，提出光的微粒学说。

由于牛顿当时在物理学中的地位，大部分物理学家对他唯唯诺诺而同意这种看法。100年之后，著名的双缝干涉实验，托马斯杨（人名）再次证明光是一种波。最后由一个电磁学巨擘麦克斯韦统一了电磁场理论，断定光是一种电磁波。并且在20年之后由赫兹的实验验证了电磁波。

这时牛顿已经去世100多年，人们便向波动说抛出橄榄枝。光的波动说似乎已经确定无疑。但是，向来如此，所有人都认为对的东西就一定对吗？

真理往往掌握在少数人手中

孟子曰：五百年必有王者兴，其间必有名世者。在科学界，两百年一般都会有一个大的变革。而彻底搞清楚光是什么的人，就是鼎鼎大名的爱因斯坦。他在光电效应的实验发现，光与实物微粒相互作用的过程中，粒子性非常突出。于是光的波粒二象性呼之欲出，在随后的双缝干涉实验中证实这种确定的猜想，在转移能量时会表现出粒子的性质，在传播的过程中体现出波动性。

这么说难免有点深奥难懂，大家可以把光理解成“运载能量的波动”，波动也就是某种振动。声音是空气漂浮的振动，海浪是水的振动，地震是大地动摇的。那么光是什么振动呢？光是光的本身在振动，专业的说就是电场和磁场的矢量在振动，光线传播也就是交替的光矢量和磁矢量传播。

我们所说的光一般都是指可见光，它是有颜色的，与能量紧密相关，赤橙黄绿蓝靛紫，能量依次升高。而电波，红外线，紫外线，x射线和可见光是一家人，属于电磁波。那么光到底是怎么产生的呢？

有人会问，如果晃动微观粒子会产生光吗？可以这么说，原子外的电子从高能级向较低能级跃迁时，多余的能量差就会以光子的形式释放。数不清的原子产生的无数个光子汇聚，就会产生光线，被人的视网膜捕捉，在大脑里面的视神经就会说：哦，这就是光。

“能量是能量，粒子是粒子”二分法的局限性

近代理论表明，能量和质量不可分。说得更纯粹一点，所有东西都是能量！为什么有粒子，是能量场的叠加相互作用产生的表现形式。量子场论中，用场来解释物质如何相互作用，特别是如何获得质量。并且爱因斯坦的相对论早就给出了质能方程，暗示了能量和质量的相互转化。

我们能摸到钞票，不是说钞票作为一种物质很特殊，仅仅只是因为我们和它之间有相互作用，这种相互作用被你的经验确认为“摩擦力”，但其实其本质和我们“看到钞票”这个相互作用没有区别：看到钞票是是因为光的反射也就是电磁相互作用，摩擦力也是电磁相互作用！所以触觉和视觉的物理本质其实是一样的。

“直着走路”的光也会拐弯？

有趣的是，光虽然在均匀介质中总是沿直线传播，但是会被引力所扭曲。这又是为什么？

这就要牵涉到广义相对论了。简单来说，“引力”是一种时空弯曲效应，只是因为时空“变弯”了，所以在其中的物质只能顺着时空走，“光”也是物质，不得不亦步亦趋。爱因斯坦的场方程也早就说明了：决定时空如何弯曲的因素是这个时空内的质量和能量分布，而能量和质量处于等价的地位。

结语

我们以光为知觉，电子使光线跳舞，光线又会电子起舞。光线是电子所处的微观世界给我们的信号，我们所经历的几乎所有的现象都是微观世界光和电子的舞蹈。这么想来对光的尊敬不禁又加大了！

“黑夜给了我黑色的眼睛，我却用来寻找光明。”我是理说万物，你的私人科普顾问，每日更新科学知识，注重科学中的人文和精神关怀，让“人”的意义凸显，寻找生命意义。喜欢就来关注我哦，在这个魔幻而又现实的世界里，一起加油吧！