光究竟是什么？关于光本质的百年探索史

神秘的纠缠粒子。成对的纠缠粒子之间，任一成员粒子的状态发生改变都会立即引起另一个粒子的相应变化，这种影响不受时间与距离限制

透过云层的光：它究竟是波还是粒子？

在这一令人困惑的现象面前，爱因斯坦意识到，使用普朗克提出的光的“量子化”思想，能够很好地解决这一问题。爱因斯坦提出，光是由许许多多微小的“能量单位”组成的。这种离散的能量单位与光的波长直接相关：波长越短，则其中的能量单位越密集。这样就能够解释为何波长较短的紫色光会比波长较长的红色光携带有更多的能量。

它也可以解释为何单纯增加光照亮度并不会对金属板的电子释放产生什么影响——在更亮的光照条件下，光源的确会向金属板传输更多的“能量单位”，但并不会改变每一个“能量单位”内所包含的能量大小。通俗的说就是，单一一个紫色光“能量单位”能够为一个金属板中的电子传输更多的能量，而红色光的“能量单位”不管有多少数量，也达不到这样的目的。

爱因斯坦将这些“能量单位”称为“光子”。现在，光子已经被物理学界作为一种基本粒子予以承认。可见光是由光子构成的，其余所有的电磁波，包括X射线，微波和无线电波也都是一样。换句话说，光是粒子。

光的波粒二象性以及它的价值

到了这个阶段，物理学家们决定结束这场关于光是波还是粒子的旷日持久的争执——这两种模型都拥有确凿的实验证据，因此无法否定其中的任何一种。让很多非物理学专业的人士感到困惑不已的是，物理学家们最终确认，实际上光辉同时表现出粒子与波的特性。换句话说，光具有波粒二象性。

但对于物理学家们而言，他们倒并不觉得光的这种双重身份带来了什么不便。相反，这让光变得更加有用。今天，在当年的先驱者们——如麦克斯韦和爱因斯坦等建立的基础之上，科学家们正在进一步探寻利用光的这些特殊性质的途径。

物理学家们逐渐意识到，尽管光的波动方程和粒子方程都能非常好的描述光的行为，但在某些特定的情况下，其中的一种描述方程会比另外一种更容易应用。因此物理学家们会根据不同情况在这两种描述方式之间进行选择切换，就像在生活中，同样是对长度的描述，但我们会用米来描述我们的身高，但会用公里来描述车的行程一样。

一些物理学家正在尝试利用光来实现加密通讯，比如用于安全的资金转账等等。对于他们来说，在开发这些功能时是把光看作了粒子。

这是由于量子物理学的另外一项奇异性质：两个基本粒子，如一对光子，其两者之间可以相互“纠缠”。这样的纠缠粒子之间存在一项令人惊异的性质：无论两者之间相距多远，它们之间都可以共享某些相同的性质，因此人们便可以利用这种性质来实现地球上不同两点之间的信息通讯。

这种纠缠粒子的另外一项性质是，当对其进行观察时，将会改变纠缠粒子的量子态。因此，从理论上说，如果有任何人试图窥探使用了量子光学技术加密的信息时都将会立刻暴露。

而另外一些物理学家则更加关注光在电子学领域的应用。对于他们来说，将光视作是可以被操控的电磁波将会更有意义。