你看到下方書桌上有一支黃色的鉛筆，然後你的眼睛和大腦開始蒐集關於這支鉛筆的各種資訊，它的尺寸、顏色、形狀，距離等等，那麼我們是怎麼做到的？最早是古希臘人從科學角度研究光和視覺的運作機制，包括柏拉圖和畢達哥拉斯在內的古希臘哲學家們認為：光從我們的眼睛發射出來，其中微小無形的探測器收集到遠處物體的資訊從而形成視覺。

圖解 : 畢達哥拉斯在薩摩斯島不堪沉重的壓力下，他來到位於大希臘（今日義大利南部）的南方沿岸的克羅頓。

從那以後過了一千多年，阿拉伯科學家阿爾哈曾才發現古希臘人關於光的理論是錯誤的。阿爾哈曾認為我們的眼睛並不放出無形的資訊收集探測器，眼睛只用來收集照射過來的光。阿爾哈曾的理論能夠解釋一個古希臘人無法解釋的現象那就是：為什麼有時候眼前會一片黑暗。

圖解：可見光譜只佔有寬廣的電磁波譜的一小部分。

理論的核心在於只有少數物體能主動發光。人們把典型的發光物體如太陽燈泡稱作光源。大部分我們看到的東西比如那支桌上的鉛筆僅僅反射了來自光源的光，自身並沒有發光。因此你看著鉛筆時眼睛接收到的光實際上來自太Sunny線，跨越了無際的太空才照射到鉛筆，隨後反射到你的眼睛裡。

圖解：可見光波長的鐳射

這麼一想一定覺得很酷吧！那麼太陽發射的光究竟是什麼？我們又是如何看到它的？它是如同原子一樣的粒子還是如同水面漣漪一樣的波？現代科學家花了數百年時間才找到答案。艾薩克·牛頓是最早發現答案的一位。牛頓認為光由一種類似原子的微小粒子組成，並稱之為“微粒”基於這一假設，光的一些屬性得到了解釋例如，折射當一束光從空氣射入水中時它看上去彎曲了不過，即便是天才科學家也免不了會犯錯。

圖解：牛頓1672年使用的6英寸反射望遠鏡複製品，為皇家學會所擁有。

牛頓死後過了很久，在19世紀時科學家做了一系列實驗，確切地表明光不可能是由類似原子的微小粒子組成的。證據在於，當兩束光交叉照射時不會相互影響。如果光的成份是微小的固態粒子，那情況就應該是來自A光束的粒子撞上來自B光束的粒子。如果真是這樣，那相互碰撞的粒子將會彈向四面八方，然而事實並非如此。

實際上，光束會穿過彼此——你自己也可以做個實驗，有兩支鐳射筆和粉筆灰就行了。另一個證據就是光有干涉現象，干涉現象是一種複雜的波動現象。當兩列波的頻率相同時，就會發生干涉，如果兩樣物體同時觸碰平靜的水面就能看到。

圖解：牛頓發現稜鏡可以將白光發散為彩色光譜。

干涉現象兩個點光源距離很近時也會發生干涉，只有波才有干涉現象，粒子沒有。發現光有波的屬性之後，自然而然地就能解釋顏色是如何產生的，那支鉛筆怎麼會是黃色的。所以，沒錯，光就是波可不能這麼快下結論到了。20世紀，科學家從實驗中發現光有粒子的屬性。比如，當你向一塊金屬照射光線時，光間斷性地以一種稱為“量子”的形式將能量轉移到金屬原子中。

但光依然有干涉這樣的屬性，因此光量子並不全然是牛頓想象地那樣微小的固態球體光。有時呈現粒子性有時又呈現波的屬性開創了一項革命性的物理理論，成為“量子力學”。經過以上分析，讓我們回到問題本身“光是什麼？”光並非我們習以為常的普通物質，有時它像粒子有時又像波，用兩者任意一方來定義光都不全面。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. TED-Ed- Yinglei Li- Binglei Shea