把激光射向宇宙然后關閉，光還會走嗎？

在日常生活中，光是不可或缺的自然現象，沒有光我們就看不到五彩斑斕的世界，也看不到廣袤無垠的星河，人類只能在黑暗中摸索前進，演變成另一種高等生物或者在暗夜中被“夜貓子”們清理。因此，光的存在是人類能夠生存生活的重要條件。

Tips：光是一個物理學名詞，其本質是一種處于特定頻段的光子流。光源發出光，是因為光源中電子獲得額外能量。

為了更好地生活，我們發明了電燈、手電筒、激光燈等工具來照亮夜晚灰暗的路途。記得小時候，常常將手電筒對著星空，一開一關好像星星眨眼睛。每當關閉手電筒的燈光時，光就在我們的視線中消失了。那么問題就來了，這些光線是真的消失了，還是跑到宇宙中繼續傳播呢？它們又是如何傳播呢？

光是什么？

光，是什么？在2000多年前東西方的思想都有所提及，并為之付出時間。最先研究光學的是我國古代思想家墨子，墨子生活在2500多年前的春秋戰國時代，他是歷史上第一個進行光學實驗同時對幾何光學進行系統研究的科學家。他的“小孔成像”實驗，得出了光是直線傳播的結論。幾百年后希臘著名數學家歐幾里得在其著作《光學》當中提到了對光的性質的研究，同時用數學方法研究總結了反射定律。但是古代人民對于光的研究基本上都來源于對光的現象和規律的總結，沒有邁出腳步去研究光的本質。

Tips：墨子，公元前476或480年—公元前390或420年，名翟，春秋末期戰國初期宋國人 ，一說魯陽人，一說滕國人。宋國貴族目夷的后裔 ，曾擔任宋國大夫。

光的本質的研究，來自于古羅馬哲學家盧克萊修，他是原子論創始人德謨克利特的學生之一，因此他認為光是由微小原子組成的，發射后將以最快的速度與遠離光源。但是他的學說并不被主流學界所接受。17世紀，光的研究有了長足的進步，這個世紀的科學家堪稱是神仙打架，前有闡述光粒子說的法國科學家皮埃爾·伽桑狄，后又提出波動說的羅伯特·胡克和克里斯蒂安·惠更斯，他們認為光在名為發光以太的介質中以波的形式向四周散開，同時還預測了光的偏振現象以及干涉現象。這成為光研究的顯學，大部分人都認同光的波動說。

Tips：粒子particle，是指能夠以自由狀態存在的最小物質組成部分。最早發現的粒子是原子、電子和質子。

直到物理學的擎天之柱牛頓在學界嶄露頭角，粒子論才開始崛起，一開始他的理論并不吸引人，但是隨著他在力學和天文學上的重大貢獻，使得粒子論崛起。然而牛頓并沒有通過任何實驗來證明光是由微小粒子構成的。

18世紀托馬斯·楊的雙縫干涉實驗，堪稱是物理史上最經典的實驗之一。通過這個實驗發現光具有波才有的偏振和干涉現象，說明光就是波。

Tips：在數學上，牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發展出微積分學的榮譽。他也證明了廣義二項式定理，提出了“牛頓法”以趨近函數的零點，并為冪級數的研究做出了貢獻。

1873，英國物理學家麥克斯韋發表了他的巨著《電磁通論》，在文章中他指出光和磁是同一事物的兩種屬性，光就是電磁波的一種，這種波在這真空中的傳播速度十分接近光速（3X10^8M/S），光的波動說又占了上風。20世紀之后，愛因斯坦和普朗克根據光的電磁效應，指出光應該兼具光的波動性和粒子性，認為光即是一種高頻的電磁波，又是由光粒子組成的粒子流。這種現象就被稱之為“波粒二象性”，從此使關于光的本質的論戰完結。

手電筒的光射向宇宙，突然關掉會發生什么？

光的波粒二象性是從光電效應中誕生的，光量子是光的最小單位。那么光量子是如何產生的呢？

Tips：帶電粒子流是指帶電粒子的定向移動形成的電流,一般能達到10* 15個能量級。帶電粒子流包括太陽宇宙線(指太陽耀斑極光、太陽風等)、銀河宇宙線等。

我們所感知到的光，是光線經過折射映入眼睛中的，人眼可見波的范圍在400至700納米（nm）之間，是光譜上的一段。理論上說，任何事物都在“發光”，因為只有發光的物質人類才能看得見。但實際上，我們看見的“可見光”都來自于光源中的電子活動。主要有熱運動、熱輻射、受激輻射三種。手電筒發光屬于屬于最后一種，當電源打開之后，燈絲加熱產生電子，電子進行躍遷到高能級產生能量，之后又回落到低能級，周而復始之下，大量的光子產生，光出現了。

Tips：熱輻射的光譜是連續譜，波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞，一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。

因為光的傳播速度是3X10^8M/S，比逃離地球的第二速度11.2千米/秒快了不知道多少倍，因此當手電筒的光出現之后，它們早就開始向宇宙進軍了。2秒鐘不到的時間，它就已經飛離月球了。它們的速度非常之快，因此在關閉光源之后，在我們的肉眼看來光消失了，實際上很大一部分都飛向了宇宙。在宇宙中一部分的光量子被宇宙中的天體所吸收，一部分飄散在宇宙中，還有一部分到了黑洞。

Tips：黑洞=Black Hole，是現代廣義相對論中，存在于宇宙空間中的一種天體。黑洞的引力極其強大，使得視界內的逃逸速度大于光速。

日常生活中，我們肉眼看到的光是經過折射或者直接映入我們的眼睛，但實際上都是光子的反射，光子在吸收了太陽光的能量之后，從低態轉到高態，從而導致光的頻率不同，在我們的眼睛中就變成不同色彩的光。因此光不會消失，人眼看不到光只是因為人眼的層次太低，只能看到一部分的可見光。

Tips：激光指示器Laser pointer，又稱為激光筆、指星筆等，是把可見激光設計成便攜、手易握、激光模組（二極管）加工成的筆型發射器。

因為光子不會消失，且在宇宙中傳播速度最快，因此光學常常用在宇宙探測中。比如發射光信號，將人類的信息傳遞給外星人。激光筆，能夠鎖定星球的位置，幫助觀測行星。此外，光還能應用在天文領域，光學望遠鏡就是其中的一項成果。因此，當我們關閉手電筒時，光并沒有消失，而是以極快的速度前去宇宙旅行。

光的利與弊

光，雖然能夠照亮我們的世界，但是太多的光就成為生活的負擔。目前，我們的世界上出現了許多的光學污染。光學污染，分白亮污染、人工白晝夜、彩光污染等三種。

Tips：光學望遠鏡，使用人眼可見光形成恒星和星系的像的望遠鏡，是用于收集可見光的一種望遠鏡，并且經由聚焦光線，可以直接放大影像、進行目視觀測或者攝影等。

白亮污染主要是城市中高樓大廈的玻璃外墻、大理石地面、和各種涂料反射的明亮的白光。長時間生活在白亮污染中的人類，視力急劇下降，患白內障的幾率高達45%，還會使人頭暈目眩、情緒低落、神經衰弱等癥狀。

人工白晝夜，指在夜晚上演的燈光秀和各種各樣的霓虹燈，將城市變成不夜城。雖然五顏六色的燈光十分炫麗，但是這嚴重擾亂了人的正常作息導致工作效率低下，同時影響夜間生物的繁殖。

Tips：凡是各種原因如老化，遺傳、局部營養障礙、免疫與代謝異常，外傷、中毒、輻射等，都能引起晶狀體代謝紊亂，導致晶狀體蛋白質變性而發生混濁，稱為白內障。

彩光污染，舞廳、歌廳安裝的旋轉燈、熒光燈之類的彩色燈光造成的是彩光污染。彩色燈光中的黑光燈產生的紫外線輻射比太陽中的紫外線輻射還強，長期處在輻射之下容易引發癌癥。同時炫目的燈光，還讓人產生頭暈惡心的癥狀。簡而言之，光是人類科學史上的一顆明珠，讓我們在黑夜中享受白晝的溫馨，但是一旦過度，光就成為一種災難。