牛吃草感覺好吃,於是它下次還選擇吃草,但它不會去想為什麼草好吃,而人不一樣了,人是喜歡追根究底的動物,人看到光就會詢問“光是什麼”,自古以來就有關於光的解釋,早期光被認為是組成這個世界的基本元素,如同水、火、土一樣,它也同時被賦予了更多的含義,光代表著正義、力量和希望,但是光到底是什麼呢?
當人類慢慢更多地想從科學方面來解釋光的時候,早期學者就把光分成了3種類型,第一種是眼睛本身產生的光,第二種是物體發出的光,第三種就是光源發出的光。現在看來這種對光的分類很滑稽,但是這在當時已經是對光比較“科學”的解釋了,其實直到公元1千年左右才被一位科學家(伊斯蘭科學家哈桑)首次提出,“光是由物體反射至我們眼中,所以我們才看到了物體”,算是碰觸到了現代對光研究的門檻。
雖然觸碰到了門檻,但是遲遲沒有踏入對光的本質的瞭解,歐幾里得、開普勒、費馬等人對光的反射、折射以及沿直線傳播等特點進行了大量研究和總結歸納,光學也正式成為了物理學中重要的一個研究方向。
從古希臘時期開始,光就被認為是微小的元素粒子,所以說光的微粒學說是最開始被人們接受的,由於歷史原因在公元5世紀開始一直到中世紀結束,科技與生產力都是停滯不前,所以對光的研究也就沒有什麼突破性理論,到了17世紀隨著科學進一步發展,笛卡爾提出了假設,光與聲音一樣都是波,可以在媒介裡面傳播,後來有人做了個試驗,發現光透過小孔後產生的光斑周圍有“波紋”,於是光的波動學術就首次被提出。
光的波動學說很好地解釋了為什麼兩束光交叉在一起而不會發生反射的現象,但是同時也有了新的問題,那就是已知的具有波動性的物質都是需要媒介來傳播的,而光則不一樣,它可以在真空中正常傳播,針對這個缺陷,波動學派就提出了一種新的介質“以太”,以太這個詞的創造也只是暫時解釋了光傳播問題,但是什麼是“以太”,卻沒有一個很好的解釋。
17世紀光的波動性和微粒性兩個學派爭執不已,雙方各有各的論點和證據,但同時也有著自身的缺陷,直到牛頓的出現為光的微粒學說提供了強有力的支援,因為光的波動和微粒兩個論點牛頓還和胡克兩人鬧得不可開交,具體這裡不細說,但是卻是以牛頓的勝利暫時結束了波粒之爭。牛頓以他在力學方面的偉大成就以及將光的微粒學說摻入了力學的論證,成為了當時的主流觀點,人們對此深信不疑。
牛頓的威懾力之大,以至於將近一個世紀內波動學說都沒有泛起什麼浪花,直到托馬斯·楊的出現徹底打破了寧靜,他的雙縫干涉實驗以一個完美的身法擠入光的微粒學說,如同一個鑿子,將光的微粒性外衣一層層剝下,光的波動性完美解釋了“牛頓環”以及雙縫干涉實驗中出現的明暗相間的條紋。19世紀初,菲涅爾提交了一篇論文,裡面準確地推演出圓盤衍射的黑色陰影中心有一個亮斑,這就是後來的“泊松亮斑”,具有諷刺性的是,泊松是微粒學說支持者,簡直打臉啊。
到了19世紀中期,麥克斯韋的出現無疑又是一個翻天覆地的革命,他的電磁學理論具有跨時代的意義,是現代電動力學的基石,也同時進一步解釋了光是一種電磁波,至此光的波粒之爭算是畫上了一個完整的句號。