光的直線性到光的“小玻璃球”性的發展
最初對光的理解思路是：光是直線性的。並沒考慮它是什麼，有多複雜，僅僅是對光的通常現象和效應的一種直觀理解。例如影子、鏡像、光的反射。
這可以追溯到仰望星空的古人！古人用圭測日影，用日冕計時，也照鏡子（古代銅鏡），或者找點水照一照，實際這些都是基於光是直線性原理。
牛頓時期，產生了現代物理意義的對光線性質的解讀。牛頓認為光是由微小的粒子組成的。當然，這個微小的粒子並不是後來所說的光量子，量子理論是牛頓之後幾百年才產生。當時可以理解為一個看不見的有彈性、穿透性的小玻璃球更好些。
雖然牛頓也發現了凸透鏡的光暈現象，但是他並未能給予解讀，錯過了一個發現新理論的大好時機。
當然，這不是牛頓不夠聰明的問題，是數學基礎不趕趟。當時波這種數學方法還未被完善，是後來歐拉完善了波的表達以及波與三角函數的關係。之後波最先被用於聲波擬合，後重點被用於研究潛艇的聲納，效果理想。直到上世紀初，波這種數學尤物才軍轉民，被物理、數學界廣泛採用，並研究其性質，產生眾多理論。
玻璃產生，發明了透鏡、三稜鏡，光在通過透明介質的時候，發生彎折，但過去了還算直線。
基於小孔成像原理產生了照相機，這依然是光是直線的原理。
光就這樣被直線的以為著。
我們可以發現，這個階段人們研究的並不是光的本身物理原理，而是光的一些現象的表達，或者說光的部分效果的表達。
直到上世紀初，產生量子力學，同時也發現了光的光電轉化效應，光的衍射效應等，這時候，光的直線性解讀就不夠用了。物理學家們開始翻老賬。
光是電磁波
19世紀末期，在麥克斯韋、赫茲、馬可尼的陸續研究中，驗證了光就是電磁波。同時，由於波長和頻率的不同，有很多種可見或者不可見的電磁波，如紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線等等。
可見光的波長約380~780nm，我們能夠看到的光的光譜實際很窄。大多數光譜範圍是我們看不見的，但利用儀器現在可見。通常的可見光的波動幅度，用卡尺測不出來，這也是“粗略”把光當成直線也是對付可用的原因。
白光通過三稜鏡
早期研究的通常是可見光。之後，視覺不可見的光被大量研究和應用。例如紅外線感應器、r射線探測儀等等。
中子星的伽馬射線爆
實際惠更斯在牛頓之前就提出了光的波動性構想，僅僅是由於理論不完整，缺乏實驗依據，一些現象當時還不好解釋。再有後來的牛頓名氣很大，惠更斯的這個理論也就被擱置了。相對於牛頓，惠更斯只能說是人微言輕了，即便高明的理論一樣會被湮滅。
就如據傳說的故事，亞里士多德就懷疑地心說有問題，應該是地球繞著太陽轉。可是他一看當時那幫學究的架勢，就偷偷地、悄悄地記載了一下，就再也不談此事了。反正不影響吃飯、炒菜。他比較“鬼”，知道但不說。後來哥白尼就比較“傻”，傻乎乎地就說了，結果就被。。。。。。儘管現在小孩子都知道地球繞著太陽轉。歷史有時候就是這樣的，別講道理，沒唯心的如果。
光的光量子性
光的波動性問題算是解決了，衍射問題也解決了。衍射就是光的波的現象。但是，現在所說的太陽能發電這個事情的原理－－光電效應，讓原來的光的理論又被卡住了。無論光走直線還是會衍射，電哪來的？
1905年，基於光電效應，愛因斯坦提出了光子概念，一個攜帶光能量的量子概念，構建了光電效應的解釋原理。因此，於1921年獲得諾貝爾物理學獎。誰說愛因斯坦跟量子理論過不去了？他僅僅是對量子的超距作用很頭疼，理論打賭打輸了。當然，愛因斯坦說的這個光粒子可不是牛頓說的小玻璃球一樣的小粒子了。這個粒，是量子，是基於能量、概率波意義的量子表達。
他有點跟牛頓較勁的意思，相對論的彎曲時空就是牛頓的引力理論的升維版。牛頓考慮了三個影響因素，兩個質量以及兩個質點間的距離來解釋引力；而愛因斯坦用了四個變量來解釋引力效應。數學擬合方法升級了。
1924年，路易·德布羅意構造了德布羅假說，聲稱所有的物質都有類波的屬性。並於1927年，實驗證明了電子的波的干涉現象。
（注：此處疑為有翻譯問題，文中的“物質”是指具有物質波、量子意義的粒子，而非通常傳統意義的物質或顆粒概念。這種錯誤翻譯容易導致歧義－－如被誤解為所有傳統意義的物質都有類波的屬性或者所有傳統意義的物質都有物質波（概率波）的屬性。）
直到上世紀三十年代，爭議了300年的光的粒子性和波動性分歧，被光的波粒兩重性這種基於量子概念意義的表達調和。也就是通常所說的“光的波粒兩重性”。需要留神的是，這個粒，是量子意義的，並不是沙粒這個粒的意思。而波並不是機械波，而是電磁波的波。這句話的準確表達應該是“光具有電磁波、量子兩重性！”
當然，牛頓的光是微小的粒子組成的這個理論假說也就隨歷史湮滅了，牛頓並不知道量子。
由此，光的物理性質才漸趨明朗。
光線的彎曲與引力透鏡
愛因斯坦很喜歡光。他從光子研究到光波，而且還覺得光走直線這種玩法不夠娛樂，開始讓光跑偏。
在狹義相對論中他提出了“在大引力場的作用下，光線會彎曲”的理論預測論斷。在理論發佈之後的第十年，這個現象通過太陽的一次日食提供的機會被驗證，觀測者看到了原本在日食背後位置的星光。星光在太陽的引力場作用下，彎曲行進了。
之後，愛因斯坦更大膽地預測了引力透鏡現象，當一個星系作為引力場影響的質點，我們會看到星系背後的星光的一種特殊現象。這個預測，直到幾十年後哈勃望遠鏡上天，才解決驗證問題。
光的二維的跑偏表達變成了三維跑偏表達。
光的跑偏這依然是光的小魔術，讓光畫圓、不讓光跑出來，這才算是玩到極致。相對論預測了黑洞的這種極限引力意義的星體，光線都無法從黑洞逃脫。
現在科學家已經通過驗證黑洞視界以及黑洞引力波效應等方法間接驗證了黑洞的普遍存在，並發現了銀河系中心的黑洞。但是，黑洞內部，不管相對論是否失效，卻無法直接驗證了！現在更多是通過量子理論的方式來猜想解讀黑洞的內部情況，當然，這也無法直接驗證。
光的理論遊戲盛宴似乎就此終結了。
筆者忽然發現，介於直線與圓之間的曲線是螺旋。即然光可以走直線，可以畫圓，那麼，如果光線是螺旋行進的，會怎麼樣呢？這個遊戲好像被遺漏了一個環節。待續。。。。。。
閱讀更多 霹靂火76228767 的文章
