百年探索光的本质

　　树林中透出的光线：光是我们体验这个世界的基础，人类的眼睛是光子探测器，我们借助可见光了解我们身边的世界

通电的导线周围会产生磁场，在这个磁场的作用下，铁屑发生定向排列

　　北京时间8月10日消息，光是我们体验这个世界的基础。我们在黑暗中摸索，直到迎来黎明——而对于光本质的理解，我们也同样经历了同样痛苦的过程。

　　然而，光的确是一种非常难以理解的事物：如果你用一台放大镜将一束光不断放大，你会看到什么？当然光的运动速度是极快的，但究竟是什么东西在运动？面对这样的问题，我们中的大部分人都会觉得难以回答。

　　然而情况其实并没有那么糟糕，光的本质问题当然曾经在数百年里难倒了世界上最伟大的一些物理学家，但在过去的150年间，科学界在对光的本质研究方面取得了一系列的突破性进展，向世人揭示了光的神秘本质。因此，到目前的阶段，我们已经多少知道了该如何回答这些问题。

　　今天的物理学家们不仅理解光的本质，甚至他们还正在尝试在越来越高的精度条件下控制光的行为，这就意味着在未来某一天，光或许将以一种崭新的面貌被人类所利用。这一广袤前景也正是联合国将2015年确定为“国际光年”(International Year of Light)的原因之一。

世界上第一张彩色照片，由麦克斯韦拍摄，时间是在1861年

　　光是一种辐射

　　有很多种方式可以解释光是什么这个问题，但这个解释或许是最通俗的：光是一种辐射。

　　这种解释将有助于人们的理解。比如我们都知道，接受过多的日光照射容易引发皮肤癌。我们也知道暴露在辐射环境之中可能会引发某些种类癌症的发病风险，因此，将这两者联系在一起应该并不困难。但并非所有的辐射都是相同的。事实上，直到19世纪末，科学家们才最终找出光辐射的真正本质。

　　不过，比较有趣的是，这些发现本身并非来自对光的研究，而是来自数十年来科学家们对于电和磁性现象的研究。电和磁看上去似乎是非常不同的两种事物。但在像奥斯特和法拉第这样的科学家的眼里，这两者是紧密关联的。奥斯特发现，放置在通电导线旁的指南针会发生偏转，而法拉第则发现，在磁场中运动的导线内部会产生电流。

　　当时的数学家们开始尝试基于这些观察创建一种理论来为这一被称作“电磁”(electromagnetism)新现象给出解释。但直到詹姆斯·麦克斯韦的出现，才迎来有关这一问题的完整解决。