追逐光，因有光

追逐光，因有光

上帝说：“要有光，于是就有了光”。光意味着温暖、光明和神圣，驱赶了寒冷、黑暗和恐惧。人类的历史便是追逐光的故事。中国远古传说，便有夸父追日，追逐光明和真相，夸父倒下了留给后人，桃林和知识。无疑追逐光的人类从非洲迁徙到欧洲、亚洲甚至美洲，便有了各个不同的文明。普罗米修斯从上天盗取了“光”，即火使得人类走出了阴冷的洞穴，聚居成部落、乡村和城市，进而发展成文明社会。

有了光，便有了万物生长，生命的起源来自光。光又是无处不在，平等地普照大地，大地的儿女们，走出伊甸园从未停止过对光的追逐，追逐光则是整个人类文明史的进程，没有永恒不变的真理，只有光是永恒的，追逐光是永远的梦。

光是什么？

1、（Lights is line）首先光是直线的，远小近大，希腊哲学家安比杜勒斯提出人的眼睛就像灯塔般发出光线使得眼睛看到东西，由此理论下产生了欧几里得《几何原理》。1000年之后，伟大的伊斯兰学者阿勒•哈增写了一部《光学全书》，解释了光的反射、折射定律，并作了精确的计算，从而推翻了安比杜勒斯的关于光的视觉的学说。古代中国，用日冕来计时和计算历法，农历的二十四节气也是钦天监官员观测太阳和星空总结归纳，古老的中国善良百姓便按照日出而作日落而息的历法进行恬静的农耕生活，直到英国炮舰打破东方的宁静。西方基督教也利用对光线和天文的研究——对每日正午光线通过小孔投射到教堂内部的铜表位置不同计算历法（铜表历法）控制信徒。

2、(Lights is colorful)其次光是多彩的，芳济会的修士罗杰培根研究玻璃对光和色彩的影响，因用自然原理解释神迹（彩虹）。人的眼睛既然不是“灯塔”，人又如何看到光？笛卡尔解剖牛眼，通过牛眼中的晶体看到晶体中有物体的倒立影像证明眼睛是机械，从而来论证宇宙的机械论。上帝是钟表匠，眼睛是机械的，人们就借助机械和精密仪器，例如天文望远镜、显微镜，人类抬头望向超过10亿米级（地心约等于月亮轨道距离）之外的星空，低头则可观察到跟星空一样神秘复杂的微生物世界、细胞。对于光和生命的起源，人类有了更深的思考，光以30万米每秒运行着，古老的宇宙，古老的生命起源，光带领人类进入一个新的时代。

被苹果砸到脑袋而发现万有引力的牛顿先生则通过三菱镜，精确地测量了光的色彩，发明了光谱，并用实验和观察来理性证实白光是由不同的其他纯色混合组成的，驳斥了笛卡尔的理论，并开创了现代科学的文明。

光是多彩的，世界是缤纷的，从18世纪末发动英国工业革命的纺织业开始，人造染料揭开人类对光的色彩奥秘的追求。物质原子理论创立者约翰道尔顿发现色盲与眼睛物理性质无关，并且具有家族遗产，只有几种普通形式。伦福特的彩色滤镜实验，观察到彩色阴影，他认为色彩是主观的，来自人类的心灵和幻想，色彩是大脑的杰作（色彩心理学），此想法影响绘画艺术领域。汤玛斯扬格，在研究不同音阶同时发出，会产生声波重叠，它们不是相加就是相减，跳跃性思维地想到光的波浪理论，揭示了光的色彩的秘密，三原色理论。

1770年，磁匠汤姆魏吉伍特发明阳光印刷，利用硝酸银，使摄影技术得到发明。摄像的出现，通过摄像人们看到了更多肉眼所不能及的事物，更重要的是摄像记录的信息打破了时间和空间的局限。对于光、眼睛和人脑继续的研究，人们发明了电影，记录下了伟大莱特兄弟的世纪飞机实验。电影是光影的艺术，加入了声音，电影便成了造梦者。造梦者在小黑屋子里编织各种以丑小鸭和灰姑娘为永恒主题的梦，喂饱在工业文明和冰冷金属现实下无尽空虚的人类，同时也灌输了价值观和意识。到如今火热的3D、全息成像和VR的科技，梦境更加立体。光与影，虚与实，真实与虚幻，电灯照亮世界令黑夜和白昼失去了意义，光影的造梦者又让Real和Imaginary之间界限模糊。

奇妙的世界，多彩的光现在却令人类在虚与实之间的狭窄峭壁行走，哪一边是黑暗的深渊，无人知晓。电影《黑客帝国》则揭示了人类社会走入黑暗深渊的景象。

人类看到的世界原本就是世界投影在大脑而出现的“想象”，真相到底在人脑之外还是人脑之内，何为真实何为虚构，这真是一个问题。

为何人类越追逐光，越接近真相，它真的越接近黑暗？这更是个问题。

3、(Lights is Energy )再者，光是温暖的，光是有温度的，照着大地和海洋，风便是起源于这有温度的光照。大小刚刚好的光照和温度，决定了地球有水、空气，好像是上帝精心设计的一样。有温度的光即将解开了光的本质。如果说数学是简单的美，则物理是统一的美，简单的麦克斯韦方程组则全面了诠释了数学的美和物理的美，它将电、磁、光，统一到一起，与牛顿的经典力学理论并重，因为它揭开了光的本质。光是电磁波，以波的形式传播，光分为不同频率（波长）的光，光的波长越短，能量越大。按不同的频率，光分为可见光谱，不可见光，紫外线，红外线（与光的热源）。在发电机和真空灯泡的前提，化学家约瑟史旺将碳化的棉线应用到灯丝制造了白热电灯泡；而美国发明家爱迪生（经过1600多次失败的实验）则照亮了整个世界，电力公司由电灯开始向人们推销了一种全新的现代生活。威廉伦琴发现电流通过真空管会发光，阴极射线，从而发现了X光。汤普森自己做的阴极射线管，发现加上磁场阴极射线会偏离，利用麦克斯韦尔方程式经过精确的计算发现了电子。

因此光即能量，光的波长越短则能量越大，人们普遍认为"光就是波”并以此为结论。然而1900年马克斯.普朗克找到了光的能量并不是连续变化而是离散变化的证据，光的能量中存在最小单位（即量子）。普朗克的量子理论认为，每种波长都有能量的最小单位，光的能量只取其整数倍值。1905年，爱因斯坦利用普朗克的量子理论解开了“光电效应”的谜题，从而论证光是粒子。

光到底是波还是粒子，结论是光既是波又是粒子，同一的物体，不同的角度和关注，看到的结果则是完全不同。从光是直线传播到光是波传播，波粒二象性又统一了二者。

电子的首次发现，至此人们知道原子不再是不可分割的最小元素，原子核里有中子和质子，电子围绕着原子核旋转，人们突然发现微观的世界和浩瀚的宇宙如此惊人相似。

光是能量，来自太阳的燃烧，太阳燃烧的机制则是核聚变，质子聚集到一起，转变成为氦原子的时候，会产生核聚变能量。能量以光的形式照射到地球上，光是电磁波，携带能量的带电荷粒子（电子等轻子）经过传导电磁力的光子以光速传递到地球。太阳燃烧了那么久并且还将燃烧50亿年后，人类都不用担心。

人类进入近代，首先是蒸汽机轰鸣，火车和轮船开向全世界各处，紧接着进入电气化时代，世界被照亮了，电报等电子信息随着火车路和海底隧道以及天空布满整个地球表面。此后，工业的机器不分昼夜地轰鸣着，贪婪地攫取太阳保存在大地更深更古老的能量。人类工业社会如同巨兽般狂奔在人类的大地上，能量枯竭的红灯警灯在亮起，而人类近代物理两大支柱（牛顿经典力学和麦克斯韦电磁波）也运到了巨大的危机。电磁波的发展也应在牛顿经典力学框架下，但真空中电磁波是光速的，无法用牛顿力学的速度加法原理。

旷世天才爱因斯坦提出了狭义相对论（光速恒定，时间和空间会伸缩），将牛顿经典力学和麦克斯韦方程统一，再现物理的统一之美。狭义相对论的重要推论E=MC^2，揭示了质量和能量是相同的，核裂变微小的质量亏损将会产生巨大的能量，质量守恒定律也改写成质量和能量的总量守恒定律（三体中宇宙公理）。人类似乎找到了永不枯竭的能量，却因此也打开了潘多拉宝盒，广岛的蘑菇云、切尔诺贝利的核泄漏和福岛的核泄漏，以及红色按钮控制的核危机更是如同一把达摩克利斯之剑悬在人类的天空。

4、光是未来（Lights is future）

《三体》中三体文明的智子，监视并破坏了人类的粒子器，地球文明则停滞了向前发展的机会，揭开光甚至物质的本质，无疑更远的未来在基础粒子的研究。

相对论是由天才科学家爱因斯坦一个人独自完成的。它具有简明和壮丽之美。而基本粒子标准模型却由包括40多名诺贝奖得主在内的物理鞋架们通过各种想法（狭义相对论、量子力学、规范场论、对称性及其自发破缺）共同构建起来的。规范场论（杨振宁教授和米尔斯设想的杨-米尔斯理论）统一了自然界的三种力，强力、电磁力和弱力。存在粒子就存在反粒子（正电子的发现便是证明）“红蓝绿”夸克分为六种（上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克、底夸克），电子和中微子也有三种（质量不同、电荷相同），电子、μ（渺）子、τ（陶）子，电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。

电子、中微子和夸克构成物质的粒子为“费米子”，传递力的粒子被称为“玻色子”。

电磁力，原子聚拢构成分子，分子聚拢构成物质，我们日常所见到的物质都是因电磁力而形成的。一个带电粒子释放出光子，另外一个粒子吸收了该光子后，就完成了电磁力的传递（电磁场）。

强力，距离越远力越强的奇妙性质。传递强力的胶子将夸克和自身囚禁在粒子内部。这种囚禁性质还没得到严密的证明，它被命名为“杨-米尔斯规范场存在性和质量缺口假设”，它是七大“千禧年大奖难题”之一。

弱力，β衰变在弱力的作用下发成【中子+中微子——>质子+电子】弱力是通过W（weak）玻色子、Z（zero）的交换，使得上夸克变成下夸克，中微子变成电子。弱力宇称不守恒正是杨振宁和李政道教授获得1957年诺贝尔奖的原因。如果弱力仅作用于具有顺时针自旋的粒子，那么镜子映出的世界中，弱力仅作用于具有逆时针自旋的粒子，镜子内外所遵循的物理定律不同。

南部阳一郎的“对称性自发破缺”，解开弱力这种乖僻的性质。给南部阳一郎的理论带来启示是超导现象。在超导物质的内部光变重了，金属导体中，温度高时，电子“具有旋转对称性的相”，到了超导（电阻为零）的低温时，发生了相变，电子们就变成了“对称性自发破缺性”。

光能以光速运动，是因为光子没有质量，而超导的迈斯纳效应却出现了“光变重了”，南部阳一郎发现，只要发生超导状态那种对称性自发破缺，光就会出现既有横波又有纵波。只要是对称性自发破缺的状态，无论什么物质，一旦发生轻微的摆动就会轻而易举地泛起涟漪。此时必然会该涟漪的最小单位，便是没有质量的粒子。

2012年夏天CERN（欧洲核子研究组织）验证希格斯玻色子这一基本粒子的存在，为“标准模型”的基本粒子领域理论完成添上最后且最关键的一块砖。标准模型中的基本粒子的质量等于“希格斯荷×希格斯场的值”。因此充满空间的并非希格斯玻色子而是希格斯场。希格斯玻色子可以衰变成具有质量的基本粒子及其反粒子的粒子对。希格斯玻色子的寿命大约仅为1/10ⁿ(n=22)秒。

人类追寻着光，以为充满空间是光，然而光只是一部分。光只是一种电磁波，任何角落都存在电磁场、引力场、气压场和温度场，同样也存在希格斯场，希格斯决定的标准模型的基本粒子的质量，然而人类发现的这些粒子仅仅为5%。人类科学家还将继续追寻着光，让光照向未来，太空，暗物质和黑洞，甚至超越光速。

作为永远不明真相的群众中的微小粒子，也渴望光，多了解周围的世界，世界真奇妙，世界之外还有世界，微小的粒子也有愿望自由遨游世界。

《三体》科幻世界中关于光的故事

科幻，蒸汽时代有蒸汽朋克，大友克洋的《蒸汽男孩》；电气时代即有赛博格朋克（Cyberpunk，电子义体化和人工智能），如同《银翼杀手》和《攻壳机动队》那样的世界（意识和灵魂是怎样的存在，生与死是怎样的哲学问题）。如此定义可能还是局限了，两种未来社会的假想，集体与个人，社会和个体。三体则走向更接近宇宙本质（光的本质）的基本粒子世界，粒子里是否存在另一个宇宙，宇宙如同黑暗森林，每个文明都是带枪的猎人。

三体，智子（三体文明将质子高维展开到二维，蚀刻上电路成为人工智能机器，再折叠成高维质子，发射到地球，利用量子纠缠，进行对地球乃至太阳系的监控，限制地球基础粒子的研究。）

水滴：

二向箔：

1、《引力是什么——支配宇宙万物的神秘之力》 （日）大栗博司

2、《强力与弱力——破解宇宙深层的隐匿魔法》 （日）大栗博司

3、《光的故事（Light Fantastic）》BBC纪录片2004年

4、《三体》刘慈欣