光线维系着我们对宇宙的感知。

有了光线，我们才能看到遥远的星星，

探寻存在的起源。

不过，“光”到底是什么？

简单来说，组成光线的光子就是能量传输的最小单位。

光子是基本粒子，没有严格的大小，

也不能分裂，只能产生和消亡。

光子也有“波粒二象性”，

也就是，在某种意义上，既是粒子又是波，

虽然这并不是真的。

另外，当我们说“光”的时候，一般都是指“可见光”。

其实可见光只占有整个电磁频谱的极小部分，

只是电磁辐射的少数典型。

不同的电磁辐射拥有

十分不同的波长和频率。

伽马射线的波长最短，因为其光子的能量最高。

多数伽马射线只有不到十皮米的波长，

比氢原子小得多；

氢原子之于一分硬币的大小，

相当于硬币之于月亮。

可见光位于频谱的中间，

波长介于 400 至 700 纳米，

大概是细菌那么大。

在频谱的另一端，射频电波的波长可以高达 100 公里；

而已知最大波长

可能超过十万公里，

比地球大得多。

从物理的角度看，这些不同的电磁波都是一样的——

它们都具有“波粒二象性”，也以光速“c”前进，

仅仅是频率不同。

可见光有什么特别之处吗？

呃⋯⋯没有。

只是我们的眼睛正好能

感知这些频率的电磁波。

不过，这也不完全是巧合

可见光是仅有的

在水中容易传播的电磁波；

而最早的眼睛就是在水中进化出现的。

眼睛是一项伟大的发明，因为它接收的光线

不仅会与物质反应，还会为物质所改变，

所以可以帮助我们了解周围的世界，

毫无延迟，

当然有利于动物的生存。

那么，光是从哪里来的呢？

当原子或分子由高能态转变为低能态的时候

就会发出各种频率的电磁波；

电磁波就是失去的能量。

从微观角度看，当原子中的一个电子

从激发态跌至低能态并散发掉其多余能量时

就会发出可见光。

同样，光线也能击中电子，被电子吸收，

令电子进入能量更高的状态。

从宏观角度看，变化的电子能量

产生一个震荡的磁场，

磁场又产生一个垂直的电场，

两种场在空间中前进，

传输能量，

也传送关于诞生地的讯息。

为什么光是宇宙万物中速度最快的呢？

从另一个角度问：

宇宙中最快的速度有多快？

就是“c”，真空中 299 792 458 米每秒，

每小时十亿公里。

电磁辐射正好就是这么快。

其实，任何零质量的粒子都只会以光速前进，没有加速过程。

就是说，当光从蜡烛中出来的时候，

不会从零加速到光速；

产生的瞬间光就已经是光速前进。

那么，为什么光速“c”是有限的呢？

呃⋯⋯没人知。

宇宙就是这样，

我们也不知道如何回答。

所以光是一种频谱的一部份，

是一种像波一样的基本粒子，

由两种垂直的场推进，

以宇宙最高速度前进。

好了，就这样。不过其他更加古怪的东西，

像以光速前进对时间的影响，

双生子佯谬，量子力学之类的东西呢？

且看下次分解。

现在，为我们的眼睛欢呼吧：

它们接收穿梭时空的讯息，

让我们“看见”万物，从而思考我们的存在。

译／Julian Y.