天才发明家特斯拉曾在1899年接受采访时曾说,一切都是光。

光是宇宙最关键的秘密之一,在圣经旧约创世纪中写道起初神创造天地,神说要有光于是便有了光,有了光就有了我们的宇宙万物,那么光的本质到底是什么?
关于光的研究最早可以追溯到中国古代战国初期,墨家学派的创始人墨子不仅是著名的军事家和思想家,也是中国最有想象力的科学家,是世界上第一个记录小孔成像的人,他发现了光的反射定律,并建立了中国的光学体系。

公元前300年,古希腊著名数学家欧几里得运用几何学原理解释光的直线传播,还解释了光是如何折射和反射的,但这些都只是光的物理性质的表像,还远远没有触及光的本质。

直到17世纪出现了一位人类历史上少有的天才级人物——艾萨克-牛顿。他是第一个将科学和神学分家的人。1666年,年仅23岁的牛顿一手创立了微积分,完成了光的色散实验并写下了万有引力定律,这是三个领域史诗级的开创,因此后人们将这一年称为牛顿奇迹年,为了窥探光的秘密,牛顿不惜拿自己的眼睛来做了一系列危险的光学实验,比如直视太阳光压迫眼球,甚至是用一根尖的小木棍塞在眼珠与眼眶之间,牛顿通过光的色散实验知道,一束白光通过三棱镜可以分解成彩色的光带,他将其称为光谱,牛顿还发现将有色光照在物体上能让物体呈现不同的色调,如果用物体本身的颜色光照射物体的颜色就会变得更亮,也就是说物体会吸收不属于自己的颜色然后反射我们所看到的颜色,同时他在进一步的实验中发现纯色的光线是不能被再此分解的,所以他得出了一个结论,同一颜色属于同一种折射率,光的色散是在不同的折射率中产生的,并且牛顿认为光是由一种极其微小的力质组成,就像一颗颗*弹子**打在视网膜上,但当时一位重量级的科学牛人极力反对光的微粒说,他就是荷兰物理学家克里斯蒂安-惠更斯,他认为如果光是由微小的粒子组成,在两束光交叉时就会有一部分光因发生碰撞而改变方向,但当时并没有发现这种现象,所以会更是坚持认为光是像声波一样,向四面八方扩散的,他们都有一批各自的支持者。这就是持续了100多年的波粒之争,但也从此开启了对光的本质的研究。

19世纪中叶英国物理学家麦克斯韦非常痴迷对光的研究,在此之前物理学家法拉利发现了一个奇怪的物理现象,拿一块磁铁在铜线圈附近运动的时候,线圈上就会产生电流,而在线圈上通电后线圈就会产生磁铁的特性(能让指北针发生偏移),这说明了电和磁之间有一定存在某种关联,麦克斯韦想用科学来精确描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间的关系,他创造了四个偏微分方程,这就是科学史上最伟大的方程式之一“麦克斯韦方程组”

通过这组方程麦克斯韦发现,电和磁其实就是一种能量波,他将这种能量波命名为电磁波,并推导出一个惊人的结论,电磁波的传播速度与光是一样的,在真空中都是每秒30万公里。这说明光宇电池在本质上都是同一种东西,光也是一种电磁波,电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线伽玛射线,不同的电磁辐射,拥有不同的波长与频率,电磁波频率越高波长就会越短,其能量也就越高,一般我们说光的时候基本上都是指可见光,可见光波长介于400~700纳米之间,只占有整个电磁频谱中非常小的波段,从物理的角度来说,所有这些电磁波除了波长和频率不同,其他性质都是一样的,他们都具有“波粒二象性”

也都遵循着在真空中光速不变的原理,可见光的特别之处就是我们的眼睛正好能感知到这个频率的电磁波,不过这也许并不是巧合,因为可见光是比较容易在水中传播的电磁波,而最原始的眼睛就是在水中进化出现的,我们能够看到不同的颜色,其实就是眼睛对不同频率的电磁波的处理结果。伟大的天才科学家爱因斯坦进一步发现了光的本质,简单来说,光其实是能量的传播形式,爱因斯坦将构成光的最小单位称为光量子,简称光子,光子能量传播的基本粒子,当原子中的一个电子从激发态跌至低能态时,电子每一次跃迁就会释放一个光子,释放出的光子就是失去的能量,同时光子也能击中电子并被电子吸收,是电子进入能量更高的状态,从宏观角度看,变化的电子能量产生一个震荡的磁场,磁场又产生一个垂直的电场,两种场在空间中前进传输能量,实际上任何零质量的粒子都只会以光速前进且没有加速过程,也就是说从产生的瞬间光就已经是光速了,他没有从零加速到光速的过程,根据爱因斯坦的质能方程“E=MC²”,能量与质量是可以产生互换的,而光子又是传输能量的最小单位,所以说光是我们这个世界的基础,是宇宙最基本的组成部分之一。光是迄今为止人类对宇宙最深刻的认知,在距今138亿年前,宇宙在一次大爆炸中从无到有,世界万物都从虚空中出现,所有的物质也都是在光中诞生,但是到目前我们对于光的研究才刚刚开始,对于光为什么具有波粒二象性,他为什么锁死了宇宙中一切物体运动速度的上限,宇宙为什么会诞生,人类至今仍然无法回答这些问题。

也许我们这个宇宙最终极的秘密都隐藏在光里…