上帝说：“要有光”，于是世界就亮了，人们也才看得清这世间的万事万物。虽然咱们中国人不归上帝管，光也不是因为上帝才被创造出来的，但是不可否认的是， 如果没有光，我们什么都看不见 。

(资料图片仅供参考)

严格意义上来说， 光指的是人类眼睛可以看得见的 电磁波 ，这就是我们通常说的 可见光 。而我们的视觉，其实就是对可见光的知觉。

光无处不在，但 人类能看得见的光却是有限的 ，肉眼可见的光只是电磁波谱上的一段，波长 介于400至700纳米之间 ，稍微比紫外线长一些，但是又比红外线短。

在这个频率之外的光，我们的眼睛就看不见了，但是它们也是光，比如 紫外光、红外光和X光 。

虽然光随处可见，但关于光到底是什么，人类却吵了几百年。

是波还是粒子？

这场争论从传统牛顿力学世界观中就开始了，早在17世纪，许多有名的物理学家就加入了这场辩论。

当时的学术界被分为 光微粒说与光波动说 两个阵营。前者认为， 光是微小粒子组成的 ，后者则相信， 光是弥漫在宇宙中的以太所传播的扰动 。

虽然两种学说都能解释一部分光产生的现象，比如 光微粒说能够正确解释为什么光能只限移动与反射 ，而 光波动说则能解决光是如何在球面上传播的问题 ， 但二者都无法解释为什么光会出现衍射现象 。

受到当时物理学大拿牛顿的影响，光微粒说在17世纪至18世纪稍稍站了上风，然而到十九世纪初， 托马斯·杨和奥古斯丁·菲涅耳两位物理学家用实验清晰地证实了 光的干涉和衍射特性 ，并且用 光波动说 合理解释了这些特性 。

在客观存在的实验面前，学术界开始动摇，从1830年开始，光波动说已经完全被学界接受。

1865年，詹姆斯·麦克斯韦的理论预言光是一种电磁波，证实电磁波存在的实验由海因里希·赫兹在1888年完成，这被认为标志着光微粒说的彻底终结。

光是一种波动，这成了共识，但是就算是麦克斯韦都 无法将所有光的性质解释明白 。

比如在经典电磁理论中，光波的能量只和波场的能量密度有关，物理学家无法将光的频率和实验结果联系起来。

还有 光电效应实验 ，在实验中，只有将足够高频率的光束照射在金属板上，光电子才会被发射，这又和前文的现象颠倒过来了， 实验只与光的频率有关，却和它的能量无关了 。

无论是哪套理论，都无法完美地解释光的现象，于是学术界又出现了质疑的声音，好在现代物理学的“紫微星”来了。

光量子

首先是普朗克，他提出 任何系统发射或吸收频率为v的电磁波能量，总是为E=hv的数倍 。接下来是爱因斯坦，爱因斯坦以普朗克的假说为基础，提出了 光量子假说 ，这个假说对对光电效应作出了成功的解释。

然而，大部分物理学家不愿意相信光具有粒子性，这是因为 麦克斯韦理论的高度完备性和正确性 使得人们很难相信这是错的。

爱因斯坦曾为他这一理论的不完整性所困扰，因为方程并没有给出自发辐射光子确定的运动方向，而今天我们知道 自发辐射的光子不存在确定的运动方向，只存在某些特定的几率 ，这是 量子力学 的统计诠释的结果。

我们之所以知道麦克斯韦方程式与爱因斯坦的说法都是正确的，是因为现代物理学告诉我们， 光同时具有粒子的特点，又具有波的特点 ，它的性质应该被称为 波粒二象性 。

光是粒子又是波？

电磁理论证明，光是一种电磁波，而双缝实验和光电效应实验中，则展示了光的粒子性 ，光同时具备粒子和波的特性，是否代表它又是粒子又是波呢？

其实这个说法稍微有些不严谨， 光应该是一种波 。这是根据量子场论得到的结论。

根据量子力学的不确定性原理，处于基态的场总会受到扰动，从而成为激发态。受到激发的场就会形成波动，从而形成各种基本粒子，电子场形成电子，中子场形成中子。

世界的本质是一个场，场的激发可以涌现出能量，从而形成基本粒子，而基本粒子组成了世间的万事万物。

所以，光其实是波，而它只是在具有波的特性的同时，又具有粒子的特性。不过，量子场论也不是物理学的终点，随着科学的发展，或许在未来，光的性质又将被重新定义。

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