光到底是个啥东西，那会儿我认定就是那种能把影子拉得又长又直的射线，后来在米氏实验里切了一刀才发现，它实际上是两束东西撞出来的结局。一束叫波，像水波一样，是那种有劲儿、会传得开去的地方。
那束叫光子，像子弹一样，是那种实实在在的能量包。
那会儿总认定这两者矛盾得要死，后来看懂了，说它们就像是你手里的硬币，硬币的一面是波，硬币的另一面是光子，平时你看不到一面，换个角度要么换个状态，就能看到另一面。 波粒二象性这事儿，最早是在 1905 年左右，爱因斯坦用光量子假说解释光电效应的时候提出的。
那时候他拿主意说，光不是连续的流，而是一个个分量的微粒，一个个撞在金属上面，把电子踢飞，这得能量够大才行。
这解释通了为啥频率特别高的光才能打出电子，跟光强没关系。
后来戴维森和革末搞出那个著名的电子衍射图样，证明电子也能像波一样被晶体衍射，这才把波粒二象性给坐实了。别看当时大量人认定这玩意儿忒抽象了，像数学里那个毫无物理实体的复数一样，认定没意义，但后来量子力学发展起来，才发现这玩意儿是物理世界里最本质的存有方式之一。 能量实际上就藏在那些波和光子里。波在传播的时候，能量是均匀铺摊的，跟距离成正比，这就叫连续波。而光子不一样，它是站在原地不动的，能量大小固定，跟波谷和波峰的振幅没关系，这就是离散的。电子吸收了光子，就像接了一顿能量，能量多少直接取决于光子的频率，多高的频率就有多高的能量，哪怕光强再大，单光子顶多给电子换一个电子。
这就解释清楚了光电效应里的那个反直觉现象：为啥弱光照久了也没事，强光照短一点反而不中？出于光子是货真价实的，数量不够，单个就顶不上。 那相对论在光学里又是啥样呢？爱因斯坦的理论把能量和频率扯在了一起，提出了著名的公式 $E=hf$，能量等于普朗克常数乘以频率。
这就是说，频率高的光，每个光子都更“重”，能量更多。
这就是为啥紫外线比红外线了得，能晒黑皮肤就连烧伤皮肤，别看它们从大气层透射过来的时候看起来强度差不多，但每个紫外线光子是红外线光子的十倍那么多能量，故此伤人更了得。
要是光只是“波”，那是能量分布在空间里慢慢累加，是个累加效应；要是是“光子”，那就是能量是打包好的，直接整球。 光在真空中跑得最快，限速就是 $c$，约等于每秒三百万公里。光速是个常数，跟介质的密度、厚度这些没关系。在空气里，它跑得跟真空中一样快；在水里，它得放慢，变成 $c/n$，$n$ 是折射率；在玻璃里就更慢了。
这慢下来的过程是速度，不是能量，能量在那儿没少。波速变慢是出于跟介质分子谈恋爱，跟密度相关，跟光子有没有动没关系。光子只是带着能量跑的时候，它本身的属性没变，只是跑出来的速度受介质影响。 光是不是就是粒子？这个难题在历史上闹了挺久的。
那会儿牛顿的微粒说解释反射和折射，波粒说解释衍射和干涉。
后来斯涅尔定律和费马原理被证明是波方程的解，反射折射是波的边界效应。卡逊在 1950 年代搞了个实验，他做的费曼图，画出了光子和光子之间相互功能的过程，证明光子和电子相互功能时，实际上是两个光子换了一个能量，这就是散射。
这说明光不只是是波，也不只是是粒子，它是一种更底层的量子场，光子只是它的激发态，就像弹簧的振动，振动的形式不同，表现就不同，有时候像波，有时候像粒，看你如何看，取决于能量高低和观测方式。 光在传播过程中，实际上间或还会跟别的粒子吵架。
比如跟电子吵架，会形成康普顿散射，就是光子把电子撞飞，自己损失一点能量，波长变长一点。跟原子核吵架，就是卢瑟福散射，把原子核撞偏。
这些现象都证明光子不是静止不动的，它有动量，跟能量一样，$p=E/c$。
这跟纯波的波粒二象性有点不同，纯波的动量跟能量也是挂钩的，但光子多了个量子化的特征，能量只能是一份一份的。 波粒二象性这事儿，最难的点在于如何理解“与此同时是”。当你拿着显微镜看电子要么光子时，你只能看到它像粒子一样撞击屏幕；但要是你用扫描隧道显微镜要么布洛赫波理论来分析，你看到的是电子像波一样穿过晶格。
这不是两个东西，而是一个东西的不同面孔。就像你一个人，有时候穿男装，有时候穿女装，要么有时候步行带风，有时候脚步沉甸甸，并没有变成两个不同的人。 故此回到最初的难题，光到底是啥。它既不是牛顿的理想化的微粒，也不是惠更斯那个完美的波动，它是量子力学里的一个概念，是能量和信息的统一体。它既能够用粒子的能量去算，也能够用波的相位去算。当你试图用经典物理把它框起来时，你会发现它一直要跑出来一点，出于经典物理忒粗糙了，没法解释这种“既是波又是粒”的奇异状态。我们目前的理解，是光子在真空中是匀速直线传播的量子，而在介质里，它表现得像个波，速度和波长都变了，但能量和频率的皮层没变。 最终，光在宇宙里的功能还是挺大的。除了我们眼看到的，还有红外、紫外、射电波这些看不见的东西，它们都在忙着传递信息，传递热量，传递引力波。
要是没有光，没有电磁波，地球可能早就黑透了，忒阳系的行星早就没光了。但忒阳光谱里有吸收线，比如氢线，那才是我们说“光”最精妙的地方，是那种暗线，是光子被原子咬了一口留下的痕迹。 总而言之，光就是量子场的一种表现形式，既是波，也是粒子，还是信息的载体。它不听话，也不能用老一套的公式去硬套，你得用量子力学的语言去描述它。
这种不可思议的奇妙，就是它最本质的存有方式。
