光是粒子还是波？科学家们吵了几百年，如今终于能够证明：是波！

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上帝说：“要有光”，于是世界就亮了，人们也才看得清这世间的万事万物。虽然咱们中国人不归上帝管，光也不是因为上帝才被创造出来的，但是不可否认的是，如果没有光，我们什么都看不见。

光是什么？

严格意义上来说，光指的是人类眼睛可以看得见的电磁波，这就是我们通常说的可见光。而我们的视觉，其实就是对可见光的知觉。

光无处不在，但人类能看得见的光却是有限的，肉眼可见的光只是电磁波谱上的一段，波长介于400至700纳米之间，稍微比紫外线长一些，但是又比红外线短。

在这个频率之外的光，我们的眼睛就看不见了，但是它们也是光，比如紫外光、红外光和X光。

虽然光随处可见，但关于光到底是什么，人类却吵了几百年。

是波还是粒子？

这场争论从传统牛顿力学世界观中就开始了，早在17世纪，许多有名的物理学家就加入了这场辩论。

当时的学术界被分为光微粒说与光波动说两个阵营。前者认为，光是微小粒子组成的，后者则相信，光是弥漫在宇宙中的以太所传播的扰动。

虽然两种学说都能解释一部分光产生的现象，比如光微粒说能够正确解释为什么光能只限移动与反射，而光波动说则能解决光是如何在球面上传播的问题，但二者都无法解释为什么光会出现衍射现象。

受到当时物理学大拿牛顿的影响，光微粒说在17世纪至18世纪稍稍站了上风，然而到十九世纪初，托马斯·杨和奥古斯丁·菲涅耳两位物理学家用实验清晰地证实了光的干涉和衍射特性，并且用光波动说合理解释了这些特性。

在客观存在的实验面前，学术界开始动摇，从1830年开始，光波动说已经完全被学界接受。

1865年，詹姆斯·麦克斯韦的理论预言光是一种电磁波，证实电磁波存在的实验由海因里希·赫兹在1888年完成，这被认为标志着光微粒说的彻底终结。

光是一种波动，这成了共识，但是就算是麦克斯韦都无法将所有光的性质解释明白。

比如在经典电磁理论中，光波的能量只和波场的能量密度有关，物理学家无法将光的频率和实验结果联系起来。

还有光电效应实验，在实验中，只有将足够高频率的光束照射在金属板上，光电子才会被发射，这又和前文的现象颠倒过来了，实验只与光的频率有关，却和它的能量无关了。

无论是哪套理论，都无法完美地解释光的现象，于是学术界又出现了质疑的声音，好在现代物理学的“紫微星”来了。

光量子

首先是普朗克，他提出任何系统发射或吸收频率为v的电磁波能量，总是为E=hv的数倍。接下来是爱因斯坦，爱因斯坦以普朗克的假说为基础，提出了光量子假说，这个假说对对光电效应作出了成功的解释。

然而，大部分物理学家不愿意相信光具有粒子性，这是因为麦克斯韦理论的高度完备性和正确性使得人们很难相信这是错的。

爱因斯坦曾为他这一理论的不完整性所困扰，因为方程并没有给出自发辐射光子确定的运动方向，而今天我们知道自发辐射的光子不存在确定的运动方向，只存在某些特定的几率，这是量子力学的统计诠释的结果。

我们之所以知道麦克斯韦方程式与爱因斯坦的说法都是正确的，是因为现代物理学告诉我们，光同时具有粒子的特点，又具有波的特点，它的性质应该被称为波粒二象性。

光是粒子又是波？

电磁理论证明，光是一种电磁波，而双缝实验和光电效应实验中，则展示了光的粒子性，光同时具备粒子和波的特性，是否代表它又是粒子又是波呢？

其实这个说法稍微有些不严谨，光应该是一种波。这是根据量子场论得到的结论。

根据量子力学的不确定性原理，处于基态的场总会受到扰动，从而成为激发态。受到激发的场就会形成波动，从而形成各种基本粒子，电子场形成电子，中子场形成中子。

世界的本质是一个场，场的激发可以涌现出能量，从而形成基本粒子，而基本粒子组成了世间的万事万物。

所以，光其实是波，而它只是在具有波的特性的同时，又具有粒子的特性。不过，量子场论也不是物理学的终点，随着科学的发展，或许在未来，光的性质又将被重新定义。