光究竟是什么？关于光本质的百年探索史

光的颜色

光是一种电磁辐射，这一概念本身或许并不意味着很多东西。但这一观点将帮助我们解释一种我们都已经知晓的现象：光是由不同的颜色组成的。

这项发现还要追溯到牛顿的时代。而在日常生活中，雨后的彩虹就是光的多色本质的天然展示——而光的这些颜色便与麦克斯韦的电磁波理论直接相关。

位于彩虹一端的红色光对应的是波长在620~750nm之间的电磁波辐射；而紫色光对应的则是波长在380~450nm之间的电磁波辐射。但在这些具体可见的颜色之外，还存在着比这多得多的电磁辐射。波长比我们看到的红光更长的光被称作红外光，而波长比我们看到的紫色光更短的光则被称为紫外光。

德国马克斯普朗克量子光学研究所的科学家埃利弗舍瑞奥斯-古尔利马基斯(Eleftherios Goulielmakis)表示，很多动物能够看到紫外光，甚至有一部分人也可以。而在某些特定的情况下，人眼甚至能够察觉红外光。这可能也体现在了我们的语言习惯中：你会发现，在英语中我们将红外光(infrared light)和紫外光(ultraviolet light)称为“光”(light)，但对于那些波长比红外光更长，或是比紫外光更短的电磁波，我们就不再将它们以“光”来命名了。比如波长比紫外光更短的是X射线(X-ray)和伽马射线(gamma ray)。古尔利马基斯举例说：“一位医生会说，我要用‘X-ray’(X射线)照射目标，他不会说我要用‘X-ray light’(X射线光)”。但相比之下，在中文语境中这种倾向似乎并不明显，比如我们会很自然的说红外线，紫外线，还有去医院拍X光。

在另一端，电磁波的波长也可以远远超出红外波段，其波长达到1厘米甚至是数千公里。这样的电磁波拥有一些我们非常熟悉的名字：微波和无线电波。当然，对于普通的民众来说，他们收听广播电台的无线电波竟然和光本质上是同一类东西，这一事实会让他们觉得难以理解。

古尔利马基斯表示：“从物理学的角度来看，无线电波和可见光之间并没有什么区别。描述它们的方程式和数学方式是完全一样的。”事实上，正是因为我们的日常语言中给予了它们不同的名字，才造成似乎两者是有差异的这种错觉。

牛顿注意到，光在镜面间遵循严格的入射和反射路径，他意识到这是粒子流的特点

光的双缝实验以及得到的明暗干涉条纹。这一著名实验证明光具有波的性质

这样，我们对于光就有了另外一种定义——它是电磁波中非常窄的一个波段范围，也就是我们人眼能够感知到的电磁波波段范围。换句话说，我们所谓的“光”其实是一个非常主观的概念：只有我们看得到的电磁波才是光，我们看不到的就不是。而要想知道我们对于光的概念是多么主观，让我们再次回到彩虹的话题。

我们中的大多数人都知道彩虹有7种主要颜色，即所谓赤橙黄绿青蓝紫，在不同文化中，我们都创造出一些小口诀甚至歌曲来帮助我们记住这些颜色。当你观察清晰呈现的彩虹，你或许会让自己确信，的确存在这样的七种不同颜色。然而，当年的牛顿却发现自己难以看到全部这7种颜色。