1.
著名的物理學家約翰·惠勒 曾將宇宙描繪成一個大寫的U：它的一端是一隻眼睛，意思是我們人類是宇宙回望自身的眼睛。在過去的138億年中，從最初簡單的基本粒子，到恆星、星系的形成，再到地球上生命的出現，宇宙不斷地演化出越來越複雜的結構。
如果我們把宇宙的一生壓縮成一年，會發現人類是到最後一天的最後一個小時才出現的。但令人驚奇的是，人類憑藉著對光的本質的探索，使我們能夠透過光，便追溯了整個宇宙的歷史。
2.
約350年前，年輕的牛頓發現，太陽光進入稜鏡後會呈現出彩虹色。這是一個漫長故事的開始。大約在1800年，天文學家威廉·赫歇爾首次測量了光的溫度。他作出了一個驚人的發現：彩虹並不會停止於紅色，而是會繼續延伸到肉眼看不見的紅外光波段，我們雖然看不見紅外光，卻能感覺到它的溫度。
光是什麼？電磁波。這是物理學會給出的一個簡單答案。150多年前，蘇格蘭物理學家麥克斯韋發現了描述電磁波的定律。
○ 在這件T恤上，不僅寫上了著名的麥克斯韋方程組，還寫著：“...於是便有了光”。
麥克斯韋的理論是物理學家追求“統一”的一個完美示例：看似完全不同的電和磁，其實是同一枚硬幣的兩面。突然之間，閃電、電池、磁鐵，全部都和光聯繫了起來。如今，電視、無線互聯網、微波、X射線和整個高科技產業也全都加入了這個行列。
○ 統一之路。| 圖片來源：新原理研究所
剛才我們提到了，彩虹的兩端會繼續向外延伸。在其中一端，電磁輻射延伸到波長非常長的波段，從微波到無線電波。在另一端，我們發現了鳥類能看見的紫外線、穿透我們身體的X射線，以及能自發產生粒子的伽馬射線。
3.
20多億年前，藍藻細菌通過利用陽光，從二氧化碳和水中製造出氧氣和碳水化合物。它們在大氣中製造了大量的氧氣，使需要氧氣才能存在的生命得以進化。植物利用葉綠素來達到同樣的效果。陽光的存在為地球大氣保持了它的可呼吸性，為所有其他高等生命形式提供了食物和能量。
光不僅對生命極其重要，甚至連空間和時間本身也可被光照亮。1915年11月，愛因斯坦發表了廣義相對論。他意識到，如果將任何東西（真的是任何東西！）放在空間裡，空間和時間就會彎曲，而引力會通過時空的彎曲表現出來。1919年，愛丁頓通過觀測日食，驗證了遙遠的星光在通過太陽引力場時會發生彎曲，從而證明了愛因斯坦的理論，並使愛因斯坦聲名鵲起。
現在，通過現代望遠鏡，我們可以在星光熠熠的天空中看到這種效應。我們觀測星系如何作為宇宙透鏡，以最奇異的方式扭曲恆星和其他星系的圖像。
○ 當遙遠的恆星或星系發出的光線經過離地球較近的星系時，光線會在強大的引力場下發生彎曲，形成多個圖像。| 圖片來源：Herschel ATLAS Gravitational Lenses
4.
但宇宙對光的塑造的最顯著方式是通過宇宙膨脹。天文學家是因為觀察到遙遠恆星的顏色向紅光偏移而發現這一現象的。運動的物體有不同的顏色，這被稱為多普勒效應，有一些星系遠離我們的速度非常之快，以至於它們的光波甚至處於遠紅外波段。所以空間與時間的形狀實際上為宇宙塗上了不同的色彩。
這種上色對宇宙的第一束光的顏色的影響最為壯觀。這束光是在大爆炸後大約38萬年發出的，那時物質不再緊密地結合在一起，從而光可以逃逸。從那之後，它們就一直在宇宙中穿行，成為今天依舊可以探測到的微波背景輻射。這個信號是在1964年被首次被探測到的。如今的衛星已可繪製出這些原初之光的詳細圖譜，這是由宇宙投射出的美麗的點畫。
○ 宇宙微波背景。| 圖片來源：Planck
事實上，光使得我們能夠和宇宙的最開始連接起來。通過仔細觀察宇宙的第一束光，我們希望探測到從宇宙起源中產生的原初引力波。一種叫做暴漲的宇宙學理論告訴我們，宇宙在最開始的時候經歷了一場指數式的膨脹。現在，我們正在通過從微波背景輻射中找到旋渦和漲落來檢驗暴漲理論。幾年前，一個研究小組宣稱他們已經探測到了這些量子漲落的證據。可惜的是，這些明顯的信號最終被證明只是星系塵埃，但研究人員一直在尋找這些信號。
現如今，惠勒所描述的畫面比以往任何時候都更合時宜。通過觀察光的所有表現形式，我們可以接觸到位於宇宙邊緣和宇宙最初的世界。在科學史上，我們第一次通過最大的望遠鏡觀察宇宙的盡頭，通過最大的顯微鏡觀察亞原子的世界，而本質上它們尋找的是同樣的東西：宇宙是由什麼構成的？
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