上帝说：让光出现，我们有了光明。物理学家说：让弦网液体出现，我们有了光和物质.docVIP

上帝说：让光出现，我们有了光明。物理学家说：让弦网液体出现，我们有了光和物质。 在较早期时代，牛顿认为光是一束粒子。为什么会这样说？因为光以直线行走，而且我们可以将光束分成多部份。你可以阻挡部份的光，而剩余的部份会穿透。另一些科学家虎克??惠更斯则认为光是波，而非粒子。光是波这种说法有点儿奇怪，似乎采用了一个不太自然的角度来看光。很清楚，这两种理论是用了不同角度来看光。哪一个才正确呢？也就是说，那一个理论能够圆满解释光的现象？ ? ???? ? 折射?是光的基本现象。当光线经过一个媒介时，例如玻璃，光线前进的方向会弯曲，并会朝向玻璃的法线那边走。我们如何解释光的折射现象呢？ 根据牛顿粒子理论，当光线照射到接口上，光的粒子会感受到有一股力将它们拉向媒介内。这些粒子前进的方向便会改变，因而造成光的折曲。当光线离开玻璃时，粒子会感受到相反的力。所以，光线会折向另一面，这就是粒子理论??对折射的解释。但按照虎克波理论?，光就是波。当波照射在接口上，波会在媒体内减慢速度，使波面?速度减慢，以至光线弯曲，这就是波理论对折射现象的解释。 ? 请注意：这两种理论好像有很不同的结论。在粒子理论中，光在媒体里的速度比较快；但在波理论中，光在媒体里的速度却比较慢。由此可见，这两个理论会有很不同的结果和预测。究竟哪一个才是对？在科学界里，我们会利用实验来作判断。你可以提出不同的理论、不同的结论，但这些都必须透过实验来验证。实验发现，在媒体内光的速度会比较慢。这告诉我们波理论胜出。虽然用波理论来看光不是一件很自然的事，但这理论却反映了真实的光─光就是波。 ? 波理论除了能够解释光在媒体内会减慢速度外，还有更多值得注意的预测。当光是波时，光就会有一种现象，称为干涉现象。当你将两个波并排迭加时，即波峰?对着波峰、波谷?对着波谷，便会形式一个较强的波。但如果你将两波调校至波峰对着波谷而波谷对着波峰时，把两波合起来便会互相抵消，什么都没有了。这就是波的一个非常特别的性质。在粒子理论里，就没有这个现象了。 ? 在粒子理论中，当我们将两个粒子放在一起时，光的强度会增加；但波理论中，当我们将两个波同样地放在一起，光的强度可能会增加或减少，要看它们如何排列。如果光的强度增加，这便称为相长干涉?；相反，如果光的强度减少，这便称为相消干涉?。人们是可以透过以下牛顿环?这个实验，来看见光的干涉现象。 ? ? ??? 在这个实验里，我们会把凸玻璃置于另一块平面玻璃上，这样它们之间就有细少的空气层。当光线照射时，光线会分别被玻璃面和镜面反射。如果两光线能够这样排列的话，相长干涉便会发生。但如果光线照射到另一处位置时?(波谷对着波峰)，则会发生相消干涉。在凸玻璃和镜的中央，凸玻璃的底面和镜的上面互相紧贴着，这时光线是同相??的。当光线远离中央时，空气层就会越来越大。最终，反射光线会发生相消干涉。这就解释了为何会首先看见暗带。当距离越来越大时，两波会再次排列，你就会看到亮带，如此类推……这个实验给我们看见光就是波。 ? ? ? 以上实验采用绿色光，但假如你改用白色光，你仍然可以看见环带，而且还有颜色。当你仔细地看亮环的外缘时，你会发现，颜色是红色和黄色，为何会这样呢？这原因白光是拥有所有颜色的光。对于某些颜色的光，第一个暗环会较为靠近中央。但对于另一方些颜色的光，环带会较为远离中央。对于蓝光而言，相消干涉首先发生，蓝光暗环较为靠近中央。这时，我们看不见蓝光，我们所能看见的就是红光和黄光。红光和黄光接着发生相消干涉，而形成暗环。所以，亮环的外缘是红色和黄色。 ? ? 这个实验不仅解释了干涉和折射现象，更让我们理解就竟什么是颜色。其实，我们眼睛所看见不同的颜色出自于不同的波长。由于蓝光的波长较短，所以暗环比红光较早出现。可以说，从颜色到干涉，波理论都能够圆满地解释很多光的现象。 但这里还有一个问题尚未解决。实验告诉我们光是波。但光波到底是什么东西的振动？ ? 由于光能穿过真空，这使我们很难明白为什么光是波。如果你问老师：什么是真空？他会回答：真空就是没有任何东西。假如真空真是什么都没有，那真空中的光怎可么能是波呢？反而，将光看为粒子会较容易理解。因为粒子是一些我们放在真空里的东西。因此，当粒子穿过真空，确实有一些东西出现，这就是光了。 ? ? 可是，实验却告诉我们，光并不是粒子，而是波。假如你真的相信实验，真的相信光是波，这就意谓着真空不是什么都没有。因为波须要由媒体来承载，波是媒体的振动。所以将真空想象为海洋会比较恰当，而我们就好像海洋里的鱼。由于我们生活在海洋里面，我们就自然不会感到水的存在。所谓的 “骑驴笕驴”。若果用这个海洋图像，就会容易明白光的波性。海洋里的水的振动会产生波，这就是光波了。至于海洋里的气泡、鱼和其他的东西就是物质。这种