一个关于光的故事（1）

1887年，位于德国莱茵河边的一座秀美的小城里，一名年仅30岁的实验员将揭开科学史上一个伟大的发现。

    在一个普通的不能再普通的大学实验室里，所有的光线都被遮挡住，只看到一些淡蓝色的电花在铜环的缺口不断的喷射，而神奇的是整个铜环却没有通电——这就是电磁波。从此，电磁理论在物理学的世界里开辟了一个新的高峰。

    海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz），电磁波的发现者。为今天我们的生活带来了巨大的改变。

    我们大家都知道的光速（30万公里/秒）就是在发现电磁波后才被测量到的。而随后关于电磁波的反射、衍射和干涉的实验发现，进一步证实了电磁波和光波的一致性，而这也成为电磁理论的一个巨大成就。

    当时的赫兹并不像后来的爱迪生那样，能够看到电磁波里所蕴藏的巨大的商业前景。（赫兹是一名地地道道的科学家，一心只想追求人与自然的奥秘，而爱迪生则更像一个企业家多一点。不过，赫兹也没有时间去考虑什么科学与商业的伟大契合，7年后，赫兹就离开了这个世界）。在赫兹留给世人关于电磁波的理论不久，无线电就开始了它的疯狂扩张，给这个世界带来了一个崭新的“信息时代”。

无线电波用于通信等

微波用于微波炉、卫星通信等

红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等

可见光是所有生物用来观察事物的基础

紫外线用于医用消毒，验证假钞，测量距离，工程上的探伤等

X射线用于CT照相

伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等.

而以上这些我们日常生活中的应用均是有赖于赫兹发现电磁波的存在。

    赫兹为什么一定要证明电磁波的存在呢？因为他是一名坚定的偶粉，这个人就是麦克斯韦。麦克斯韦只是从数学的算式上预测到电磁波的存在，并未得到证实。而正是对麦克斯韦这位神一样的崇拜，赫兹才想要通过实验证明麦克斯韦理论的存在性。

    光在我们人类历史的长河中，是每个人见得最多的东西。在《圣经》中，神用7天创造世界，第一天造的就是光。

    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只把光亮与黑暗，看作一种环境的不同罢了。古希腊时代，科学家们才意识到相关问题：我们之所以能够看见东西，是因为光在其中作用的结果。人们才能有了这样一个猜想，光是从眼睛射出的东西，当它达到某个事物的时候，这件事物就被我们“看见”了。——当然，这样的解释，太过肤浅。它只是说明了我们睁着眼睛可以看见，而闭上眼睛就不行；但解释不了，为什么在暗的地方我们睁着眼睛也看不到东西。

    直到公元1000年左右才有了光成像的正确认识，科学家阿尔·哈桑（al-Haytham ）通过小孔成像的实验证明光从物体上反射到我们眼睛的结果。随后，光的折射定律也在科学家中间做的各种实验中慢慢被总结出来。最后，光的种种性质被有“业余数学之王”之称的费尔马（Pierre de Fermat）归结为一个简单的法则——光总是走最短的路线。至此，光学最为一门物理学科被正式确立起来。

光学这门学科仍面临一个问题，那就是“光在本质上到底是一种什么东西”？

    古希腊时代的人们总是倾向把光看成是由一粒粒非常小的“光原子”所组成的。这种说法能很好的解释了为什么光总是沿着直线前进，为什么光的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换而得到解释。

    而光的这种粒子说法也面临着自己的困难：当时的人们很难说清楚为什么两道光束相互碰撞的时候不会互相弹开，也无法知道这些细小的光粒子在点上灯火之前藏在哪里，它的数量有多少，等等。

    经过了漫长而黑暗的中世纪后，波动现象被深入的了解和研究。意大利的一位数学教授格里马第（Francesca Maria Garibaldi ）通过让光穿过两个小孔后投影的边缘呈现的明暗条纹的衍射图像，提出了光的波动说。

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。

    波动说很好地解释了投影里的明暗条纹，也容易解释光束可以互相穿过互不干扰。就像光的粒子说有它自己不能解释的难题外，波动说也面临着任何波动都需要有介质才能够传递，而光则不需要任何媒介就可以任意的前进，这样亟待解决的难题。举个例子，星光可以穿过太空来到地球，这对波动说显然是不利的。

这时“以太”这个名字被创造了出来，他被假设成一种看不见摸不着的介质来实现光的传播。至此，光的波动说登上了历史舞台。

而这恰恰和光的微粒说是相悖的，而两者也就此展开了长达数个世纪没有硝烟的战争。