光

郑重声明：文章系原创首发，文责自负。本文参与书香澜梦第98期“光”专题活动。

上帝说：“要有光！”于是，就有了光。上帝把光和暗分开，把光称为白昼，把暗称为黑夜。夜晚过去后,清晨接着来临，这是第一天。我不信上帝，所以我觉得这是瞎掰的。

 盘古从沉睡中醒来。他发现四周一片漆黑，便挥起巨大的斧头，向眼前的黑暗猛烈劈去。随着一声震天动地的巨响，那混沌一片的宇宙开始分裂，轻盈的部分缓缓上升，变成了天空；而沉重的一部分慢慢下降，形成了大地。盘古开天辟地以后，他的双眼化为太阳和月亮，为人们带来光明。这是中国的神话传说。

科学角度来说，宇宙起源于一次大爆炸，“大爆炸宇宙论”（The Big Bang Theory）认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。既然有爆炸，那么就应该有光，这说明光在宇宙之初就存在了。

可是，光究竟是一种什么东西？或者，它究竟是不是一种“东西”呢？

远古时候的人们似乎是不把光作为一种实在的事物的，光亮与黑暗，在他们看来只是一种环境的不同罢了。只有到了古希腊，科学家们才开始好好地注意起光的问题来。有一样事情是肯定的：我们之所以能够看见东西，那是因为光在其中作用的结果。人们于是猜想，光是一种从我们的眼睛里发射出去的东西，当它到达某样事物的时候，这样事物就被我们所“看见”了。

古希腊时代的人们总是倾向于把光看成是一种非常细小的粒子流，换句话说光是由一粒粒非常小的“光原子”所组成的。这种理论，我们把它称之为光的“微粒说”。

微粒说从直观上看来是很有道理的，首先它就可以很好地解释为什么光总是沿着直线前进，为什么会严格而经典地反射，甚至折射现象也可以由粒子流在不同介质里的速度变化而得到解释。但是粒子说也有一些显而易见的困难：比如人们当时很难说清为什么两道光束相互碰撞的时候不会互相弹开，人们也无法得知，这些细小的光粒子在点上灯火之前是隐藏在何处的，它们的数量是不是可以无限多，等等。

当黑暗的中世纪过去之后，波动现象被深入地了解和研究，声音是一种波动的认识也逐渐为人们所接受。人们开始怀疑：既然声音是一种波，为什么光不能够也是波呢？光可能是一种类似水波的波动，这就是最早的光波动说。

波动说认为，光不是一种物质粒子，而是由于介质的振动而产生的一种波。光的波动说容易解释投影里的明暗条纹，也容易解释光束可以互相穿过互不干扰。关于直线传播和反射的问题，人们很快就认识到光的波长是很短的，在大多数情况下，光的行为就犹同经典粒子一样。而衍射实验则更加证明了这一点。但是波动说有一个基本的难题，那就是任何波动都需要有介质才能够传递，比如声音，在真空里就无法传播。而光则不然，它似乎不需要任何媒介就可以任意地前进。举一个简单的例子，星光可以穿过几乎虚无一物的太空来到地球，这对波动说显然是非常不利的。但是波动说巧妙地摆脱了这个难题：它假设了一种看不见摸不着的介质来实现光的传播，这种介质有一个十分响亮而让人印象深刻的名字，叫做“以太”(Aether)。

就在这样一种奇妙的气氛中，光的波动说登上了历史舞台。我们很快就会看到，这个新生力量似乎是微粒说的前世冤家，它命中注定要与后者开展一场长达数个世纪之久的战争。他们两个的命运始终互相纠缠在一起，如果没有了对方，谁也不能说自己还是完整的。到了后来，他们简直就是为了对手而存在着。这出精彩的戏剧从一开始的伏笔，经过两个起落，到达令人眼花缭乱的高潮。而最后绝妙的结局则更让我们相信，他们的对话几乎是一种可遇而不可求的缘分。

波动说的支持者：胡克，波义耳，惠更斯，托马斯.杨，菲涅耳，阿拉果，傅科，麦克斯韦，赫兹...

微粒说支持者：牛顿，拉普拉斯，泊松...

《上帝掷骰子吗--量子物理史话》从光的世纪之争开始，到下半部介绍相对论及量子力学的诞生过程，中间穿插各种奇闻异事，是一部不可多得的科普量子力学的好书。