關(guān)于光的故事可謂年代久遠(yuǎn)了、我們先談?wù)勱P(guān)于光的遙遠(yuǎn)的過(guò)去的故事是怎么影響地球生命的？根據(jù)現(xiàn)代天文學(xué)的對(duì)宇宙起源的的“宇宙大爆炸”理論及天文觀測(cè)模型分析等目前我們對(duì)宇宙的年齡定格為138.17億歲、然而宇宙起源及其初期演化是一個(gè)及其復(fù)雜的過(guò)程

因?yàn)橛钪鎻臒o(wú)到有、萬(wàn)物從無(wú)到有、時(shí)間空間從無(wú)到有…一切均從138.17億年那個(gè)無(wú)窮小的而蘊(yùn)含巨大純能量的點(diǎn)開(kāi)始、想想這些已經(jīng)顛覆了我們的常識(shí)。是的、不過(guò)科學(xué)和客觀規(guī)律不是用我們那不準(zhǔn)確的感官去衡量的、自然就是這樣神奇、宇宙就是這樣神秘、但在科學(xué)家的努力下人類(lèi)文明科學(xué)或許能一步一步揭開(kāi)宇宙的面紗！

當(dāng)宇宙誕生38年之后、第一束光終于在宇宙中馳騁、此前宇宙仍然處于混沌的黑暗、因?yàn)榇藭r(shí)宇宙中第一批恒星開(kāi)始形成、也標(biāo)志著宇宙“誕生”成功及宇宙正式進(jìn)入光明階段、至今一批批恒星燃燒殆盡、核力與引力的平衡被打破、最終其恒星質(zhì)量的不同、分別進(jìn)入不同的演化方向：演化成黑洞、中子星、白矮星、超新星等、其中超新星爆炸對(duì)于生命的誕生和眾多元素的形成起到了決定性的作用、可以說(shuō)我們是上一代超新星的孩紙、而現(xiàn)在的太陽(yáng)是我們的第二母親！

這些都是由“光電效應(yīng)”的結(jié)果、恒星才能持續(xù)的為宇宙提供光和熱、并首先由20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家阿爾伯特-愛(ài)因斯坦首先提出理論及證明、也從此把人類(lèi)對(duì)光的認(rèn)識(shí)徹底顛覆！

當(dāng)36億年前、第一批/個(gè)生命原始體在海洋中誕生時(shí)、光對(duì)生命的進(jìn)化起到至關(guān)重要的地位、倘若沒(méi)有太陽(yáng)或許不會(huì)有生命的誕生更不會(huì)有我們今天的眼睛來(lái)感知世界、因?yàn)槿找菇惶娴墓庾屔鼜暮Ｑ笾羞M(jìn)化出了特殊感知光的細(xì)胞從而最終進(jìn)化出了對(duì)可見(jiàn)光感知的眼睛！

因此光也是是我們獲取外部世界的第一感官、維系著我們對(duì)宇宙世界的感知、有了光我們才能看見(jiàn)周邊的世界也才能看見(jiàn)一閃一閃的星星，探尋未知的世界、探尋宇宙的奧秘！

那么光是什么呢？

首先肯定的是所有的光都是一種電磁輻射即電磁輻射并把所有的光統(tǒng)稱(chēng)為電磁波、并由光之父：麥克斯韋 研究成就而揭開(kāi)了光的這些本質(zhì)！

簡(jiǎn)單說(shuō)組成我們熟說(shuō)光線的光子是由能量的最小單位光量子構(gòu)成，光子也是基本粒子、沒(méi)有嚴(yán)格的大小、不能被分解或者說(shuō)一個(gè)光子不能被“打”散、只能產(chǎn)生和被吸收（例如封閉的房間內(nèi)射一束光并關(guān)閉光源：光會(huì)在被墻多次的反射和吸收最終消失（當(dāng)然對(duì)于人眼的感官來(lái)說(shuō)這個(gè)光電效應(yīng)的時(shí)間是極短的、也因此感光上不是很明顯）），這也就是光的粒子性。

圖注：光在鏡面間遵循嚴(yán)格的入射和反射路徑，這是粒子流的特點(diǎn)

同時(shí)光也有波動(dòng)性、即光存在波粒二象性、推廣開(kāi)來(lái)嚴(yán)格的說(shuō)所有物體物質(zhì)還是如光等均有波粒二象性、只是對(duì)于像太陽(yáng)、地球這樣的大體積質(zhì)量的物體波動(dòng)性非常微妙幾乎可以忽略研究也沒(méi)多少實(shí)質(zhì)性的意義、主要還是研究微觀粒子！ 

圖注：光的雙縫實(shí)驗(yàn)以及得到的明暗干涉條紋。這一著名實(shí)驗(yàn)證明光具有波的性質(zhì)

圖注：2004年，科學(xué)家利用持續(xù)時(shí)間僅約250阿秒的光脈沖作為相機(jī)閃光源，成功拍攝到可見(jiàn)光的單個(gè)波形圖像，從而首次捕捉到了光波在空間中運(yùn)動(dòng)的圖像，這在以前是不敢想象的 

在我們生活中或者平常所說(shuō)的光一般指可見(jiàn)光、即我們?nèi)庋劭梢?jiàn)波段范圍內(nèi)的光、然而我們?nèi)庋勰芤?jiàn)的光只是整個(gè)電磁波頻段的一小部分、是電磁波家族的一個(gè)小眾成員。

不同的電磁輻射有不同對(duì)應(yīng)的頻率和波長(zhǎng)、其中伽馬射線波長(zhǎng)最短、因此攜帶的能量也是最強(qiáng)的、比如超新星爆炸時(shí)所釋放的伽馬射線爆那可是相當(dāng)?shù)目植滥亍⒂行芰總鬟f范圍所到之處必定是毀滅性的、那么它的波長(zhǎng)有多短呢？伽馬射線的波長(zhǎng)不足10皮米、比氫原子小很多！大約是10的負(fù)11次方米、不知這個(gè)長(zhǎng)度的概念你能想象嗎？

而可見(jiàn)光就比伽馬射線的波長(zhǎng)的多、介于400~700納米之間（1納米=10的負(fù)9次方米）與一般細(xì)胞細(xì)菌相當(dāng)大，然而似乎還是很小啊對(duì)吧？

那么我們來(lái)了解下長(zhǎng)波的吧？

射頻電波的波長(zhǎng)可以達(dá)100公里以上、目前已知最長(zhǎng)的射頻電波超過(guò)100000千米、是地球最大周長(zhǎng)40000千米的2.5倍，額…這個(gè)這個(gè)是不是太長(zhǎng)了？以我們熟知的1cm作為對(duì)比的話長(zhǎng)波10萬(wàn)千米與短波10皮米相較的話、10萬(wàn)千米還真不長(zhǎng)呢。

不管它們波長(zhǎng)如何、從物理學(xué)的角度來(lái)看、這些電磁波都是一樣的、都同時(shí)具有波粒二象性、都以光速傳播、僅僅是其波長(zhǎng)、攜帶的能量和信息不同。對(duì)于可見(jiàn)光有沒(méi)有什么不同之處呢？其實(shí)呢沒(méi)有、唯一不同的就是它能剛好被我們?nèi)庋酃饷艏?xì)胞所感知而可見(jiàn)、當(dāng)然這也是前文提到的生命進(jìn)化的結(jié)果、這或許正是因?yàn)榭梢?jiàn)光波段是所有電磁波中在水中最容易傳播光、所以生命眼睛的誕生與此關(guān)聯(lián)很強(qiáng)進(jìn)化出來(lái)的眼睛也就剛好是可見(jiàn)光波段的。

那么光是如何產(chǎn)生的呢？

簡(jiǎn)單講當(dāng)原子或分子從高能態(tài)轉(zhuǎn)化到低能態(tài)時(shí)便會(huì)發(fā)生躍遷而產(chǎn)生電磁波、不同原子不同能級(jí)會(huì)發(fā)生不同的能量躍遷、故產(chǎn)生不同頻率的波段的電磁波而組成了整個(gè)電磁波家族、電磁波就是這個(gè)過(guò)程中原子或分子失去的能量。由此可見(jiàn)想要做一個(gè)絕對(duì)的能量守恒實(shí)驗(yàn)是不可能的

光是如何傳播的呢？

從微觀角度：當(dāng)原子中的電子從激發(fā)態(tài)躍遷到低能態(tài)時(shí)會(huì)散發(fā)到多余的能量、此時(shí)便會(huì)發(fā)成可見(jiàn)光，同樣外部光也會(huì)“擊中”電子、能量被電子吸收從而使電子高能量狀態(tài)

從宏觀角度：這樣的低能到高能是循環(huán)往復(fù)的、變化的電子能量便會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的震蕩磁場(chǎng)、而磁場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生與之垂直的電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間中互為介質(zhì)交替前行傳輸能量、信息、關(guān)于這些光產(chǎn)生的信息，故而天文學(xué)家們可以同光譜分析夜空中各類(lèi)天體的組成元素等等…想想這是多美好的、坐在地球上就能通過(guò)電磁波知道無(wú)數(shù)天外的秘密！

圖注：光波譜區(qū)及能量躍遷相關(guān)圖

 你關(guān)注最多光的問(wèn)題就是：為什么光速是宇宙中傳播最快呢？

首先呢強(qiáng)行科普：

1、早期宇宙暴漲時(shí)空間膨脹的速度會(huì)大于光速、從而你也就不用懵了：宇宙誕生138.17億年可是為什么已知宇宙為什么最大哈勃體積是直徑是960億光年了…很無(wú)語(yǔ)某些人在這做文章…

2、所謂時(shí)空穿越、蟲(chóng)洞等方式均不是真正的超光速、很簡(jiǎn)單：在穿越那個(gè)蟲(chóng)洞時(shí)讓一束光和你同時(shí)穿越看看你有沒(méi)那束光快呢？對(duì)比也要有對(duì)應(yīng)的參考量

目前光速測(cè)量值為c=299792.458±0.001km/s，速度是一個(gè)天文數(shù)字同時(shí)也是一個(gè)極限速度更是一條基本定律，任何靜止質(zhì)量為零的都會(huì)以光速運(yùn)動(dòng)前行、并且沒(méi)有加速過(guò)程、可以理解為天生就是這個(gè)速度、故而當(dāng)光產(chǎn)生瞬間其速度并不是從0加速到C的、而是從產(chǎn)生時(shí)就是以光速傳播！

你猜中了開(kāi)始沒(méi)有猜中結(jié)尾、目前我們只知道為什么光速是極限速度、但是不知道為什么這個(gè)極限速度是光速？而不是N倍光速呢（N＞1）？或許現(xiàn)在能告訴你的就是這是宇宙的基本定律、沒(méi)有為什么！

變化的電子能量便會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的震蕩磁場(chǎng)、而磁場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生與之垂直的電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間中互為介質(zhì)交替前行、這個(gè)速度就是C=299792.458±0.001km/s

附加一點(diǎn)：上面有提到靜止質(zhì)量為0的粒子、那么非如此便會(huì)受到狹義相對(duì)論的制約、故而其運(yùn)動(dòng)速度會(huì)遠(yuǎn)低于或僅可無(wú)限接近光速不可等于光速C更不會(huì)超越，即便是以0.9999…C運(yùn)動(dòng)光源發(fā)出的光也依然是光速…這就是光速不變?cè)怼?/span>

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圖片：NASA，百度圖片，部分見(jiàn)右下角水印

部分?jǐn)?shù)據(jù)：參考百度百科/維基百科、NASA/ESA等

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