余杭中考放榜！

【慕联导读】

我想讲一个让我透过

看似无聊冰冷的文字公式

激动不已的有趣故事。

小时候，老师说物理像光，可以照亮无知的黑暗。

那什么是光？

波粒二象性（wave-particle duality）的争论，

便是一场持横跨千年，扣人心弦的接力。


中断，

领先，

反超，

言和，

每棒接力都无比激动人心！


－－－－－－－第一棒－－－－－－－

公元前五世纪，希腊先哲们就开始解释什么是光。

恩培多克勒（Empedocles）认为世间万物有四种元素组成，水，火，土，空气（五行学说表示已侵权60%）。在下和这位同学也是有一些共同点的，比如女神控。这位同学认为，美丽的女神阿佛洛狄忒（Aphrodite）用这四种物质创造了人眼，并且在人眼里面放火，然后眼睛发射出光线了，就像闪光灯一样，于是人类有了视觉。

有人就问了，“哎哎，照您这么说，那我晚上白天应该看什么都能看清呀，女神晚上不在我眼睛里放火吗？女神呢？还我女神？”

恩培多克勒想了想，告诉这些无知群众，其实呀，眼睛里面发射出来的光和其他地方发出的光是有互动的，互动好了你才能看见。

人民群众似乎安静了一百来年。

恩培多克勒作为第一棒，奠定了正确的方向，接力赛朝着正确的方向开始了。

－－－－－－－第二棒－－－－－－－

公元前300年前后，一个大牛欧几里得（Ευκλειδης）就开始下一轮攻击了。

“星星离我们远不远，远吧。那我晚上为什么一闭眼然后再睁眼，就能看见星星呢？难道光传播速度超级快吗？难道你提前两千年就预测到光在真空中以3*10^8m/s传播吗？”

成吨的问题问完之后，欧几里得什么人，几何之父呀，分分钟大笔一挥，反射公式就被他用几何公式写下来了。

大牛的权威让世界安静了二百多年。

欧几里得的赛程里，接力棒不紧不慢，矫健的步伐让这场接力赛顺利地继续着。

－－－－－－－第三棒－－－－－－－

公元前55年，卢克莱修（Titus Lucretius Caru）表示希腊原子论简直不能更正确。然后，这位同学表示，“太阳的光和热都是由微小原子组成。” 本人觉得这句还比较符合当时的认知水平，可是他还说了另一句，简直就是预言帝呀－－“太阳光发射后将没有损耗地穿过空气介质背离光源前进”。说吧，你是不是穿越回去的，一看就是上高中物理课的时候写数学作业了。

卢克莱修的认知水平已经接近近代量子力学，可是在他那个年代，并没有多少人觉得他说的对。

欧洲似乎就消停了，毕竟中世纪就是黑历史。

卢克莱德倒下了，接力棒被重重地摔在地上，尘埃渐渐落下，痛苦的表情中更多的是怀才不遇的无奈，卢克莱德饮恨离开了跑道。这场接力，也因此沉寂。

－－－－－－－第四棒－－－－－－－

勒内·笛卡儿 (René Descartes)不光研究代数和几何，也研究了光。他认为光就是一种波，他靠这个解释了折射现象，毕竟几何学不是白学的，然后，矫正视力的透镜就被他设计出来了。经过几百年，这个设计还稳稳地站在我的鼻梁上，让在我眼镜焦距之外的电脑屏幕清楚地呈现在我的视网膜上。

但是人无完人，他对光在不同介质中的传播速度的解释并不正确，他认为光速和传播媒介的密度成正比。

伟大的人也会犯小错误，从现在开始，真相已经不远了，加油，笛卡尔，握紧接力棒，接力已经中断上千年，虽然有失误，但你已经很出色了。精彩的比赛就在你的下一棒！

－－－－－－－第五棒－－－－－－－

皮埃尔·伽桑狄（Pierre Gassendi）在17世纪阐述了自己的光粒子假设。

格里马尔迪（Francesco Grimaldi）也已经观察到了衍射现象，想想一下，光通过一个小孔就可以照亮一大片，怎么可能是粒子，必须得是波呀。

艾薩克·牛頓（Issac Newton） （插嘴，这个英文名不是复制粘贴的，毕竟是真牛）在早年研究了这个假设，还顺便踩了一下笛卡尔的肩膀，比较过后更倾向于笛卡尔提出的实空理论（theory of the plenum），这个理论表明“光是由光源向四面八方发射的微粒组成”。

牛顿坚持光的粒子性，最有力的论据就是光沿着直线传播，根本绕不开任何物体。（在牛顿的年代，其实可以让光绕过的东西很多，比如针头。）

罗伯特·胡克（Robert Hooke）在英国皇家学会公开反对牛顿的光粒学说，坚持波动理论，牛顿所著《光学》一书直至胡克去世才得以发表。（两人因此结仇，有学者认为牛顿名言，“如果我看得远一些，那是因为我站在了巨人的肩膀上。”有嘲讽胡克身材矮小的可能。）

牛顿凭借着强壮的力量越跑越快，但是伟人光芒让他迷失了方向。

他企图用加速度和万有引力解释光的折射现象，笛卡尔的光速和传播媒介的密度成正比的观点已经偏离实际，牛顿又用光进入高密度介质时所受引力更大使光加速，来解释折射，错上加错。

但是格里马尔迪的观察现象又不得不让牛顿作出妥协。

蒸汽时代来了，我们有了新的动力，竟还是不理解光，我们可以的，咬紧牙关，我们会胜利的。

第五棒的选手们，你们已经更接近胜利了，牛顿或许渐行渐远。格里马尔迪，胡克，你们已经快把他带回正轨了，拉紧他，终点不远了。坚持住，你们可以的。

－－－－－－－第六棒－－－－－－－－－

托马斯·杨(Thomas Young)作出了双缝干涉，光就是波，一些特殊点上波会互相加强，也有减弱的地方。

克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）和奥古斯丁·菲涅耳(Augustin Fresnel)提出了惠更斯-菲涅耳原理（Huygens–Fresnel principle）之后，互相影响过的波还会继续互相影响。光为何像前传播，光为何衍射都被解释了。

1845年，迈克尔·法拉第（Michael Faraday）发现了当偏振光穿过施加了磁场的透明介质时，会发生偏振旋。

横波，横波！我们做到了！光是波，是电磁振动。

是呀，你做到了，电气时代了，我们已经可以千里传音了，我们马上就可以真正了解光了。

一根绳子的振动可以轻松的通过一个窄门，只要振动方向和窄门平行，如果振动方向和窄门相交，波就会被阻断。

光就像绳子上的波，磁场可以改变绳子上的波振动方向。

两个时代的交接，谢谢你，法拉第，跑起来，气喘吁吁不是筋疲力尽，而是看到终点曙光的欣喜若狂！

－－－－－－－第七棒－－－－－－－

詹姆斯·馬克士威（James Clerk Maxwell）发现了自生电磁波会以恒定速度传播，而且这个速度恰好等于光速，光可能是一种电系波吧？

海因里希·赫茲(Heinrich Hertz)收到了麦克斯韦的信，继续向前摸索。

实验中，赫兹观察到了装置发射和接收的电磁波！

赫兹，我们做到了，光就是波。终点到了，欢呼吧，尽情欢呼吧！

波动派赢了，光是波。

光速在真空中恒定不变，爱因斯坦用它打开了相对论的大门，经典物理的时代终结了。

牛顿错了，大错特错，真理在我们手中。

无线电通信开始了，数学家们会此注入无限生机，有线电话已经过时。无线电的天空由我们主宰，艾伦图灵，蒂姆·伯纳斯，温顿·瑟夫，比尔盖茨，史蒂夫乔布斯这些名字因为你开始熠熠生辉！

在胜利者的微笑中，赫兹走向了另一条赛道。

为什么，赫兹，你又传出了接力棒？

只因为赫兹发现了光电效应，光束照射下的金属会发射电子。

短暂的欢喜之后，或许，我们错了。

－－－－－－－第八棒－－－－－－－

另一条赛道上，一队人马还在继续，赫兹的接力棒又开始传递！

馬克斯·普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck)发现了黑体在平衡状态下发射光谱规律。谐振子吸收或者发出的电磁波能量可以被量化，对这就是量子！

普朗克，快，对手们也在帮助你，爱因斯坦已经来了。