光，在我們身邊無(wú)處不在。毫不夸張地講，人類科學(xué)發(fā)展史，基本上就是對(duì)光本質(zhì)的探索史。但頗有諷刺意味的是，就是如此常見(jiàn)的光，直到今天科學(xué)家都沒(méi)有完全弄清楚它的本質(zhì)。

但是，這并不能怪科學(xué)家們不努力，實(shí)際上他們已經(jīng)相當(dāng)努力了，已經(jīng)告訴了我們很多有關(guān)光的奧秘。在眾多奧秘當(dāng)中，有一個(gè)可能讓很多人羨慕的一點(diǎn)：光一出生就以光速飛行，沒(méi)有任何加速過(guò)程，可以說(shuō)是一瞬間就達(dá)到光速了。

更不可思議的一點(diǎn)是，真空中光的速度無(wú)論如何都不會(huì)減速，意味著光必須以光速飛行。

在如今人類追求速度的大背景下，肯定非常羨慕光子的這種必須以光速飛行的特性，但是當(dāng)對(duì)光進(jìn)行深入研究后，我們發(fā)現(xiàn)不必羨慕光，因?yàn)榭炱鋵?shí)并不算本事，能慢下來(lái)才算是高手。

因?yàn)橹挥新聛?lái)，才意味著能量的積累，才能歷經(jīng)歲月的洗禮，穩(wěn)固下來(lái)感受歲月的滄桑變化。

上面這段話聽(tīng)起來(lái)好像帶有哲學(xué)思想，不像是科學(xué)，該如何理解呢？

光，其實(shí)描述了萬(wàn)事萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)本質(zhì)，這句話一點(diǎn)也不過(guò)分。愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論表明，任何具有靜質(zhì)量的物體都不可能達(dá)到光速，而靜質(zhì)量為零的物體又必須以恒定的光速運(yùn)動(dòng)。一個(gè)想達(dá)到光速，卻無(wú)論如何都達(dá)不到，而另一個(gè)就算不想以光速飛行都不行。

同時(shí)，愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程又表明，質(zhì)量與能量是等價(jià)的，只不過(guò)表現(xiàn)形式不同罷了。很多人會(huì)有疑問(wèn)，質(zhì)量為什么會(huì)與能量等價(jià)呢？大自然為什么會(huì)有這樣的法則？

最大的問(wèn)題在于：光到底是什么？

牛頓經(jīng)典力學(xué)告訴我們，任何物體在不受外力作用的時(shí)候，總會(huì)保持靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)，這也是我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)，也就是所謂的“慣性定律”。

問(wèn)題來(lái)了，光算是“一個(gè)物體”嗎？光遵循“慣性定律”嗎？

牛頓之后的又一位物理學(xué)界大佬，麥克斯韋告訴了我們答案：光是電磁波，既然光是一種波，就像水波那樣，自然就不遵循慣性定律。

到這里，本來(lái)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)得到解決了，但是隨著量子力學(xué)的橫空出世，問(wèn)題似乎變得更加復(fù)雜了。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)在描述微觀粒子的行為時(shí)，有時(shí)需要用到一套理論，而有時(shí)又需要用到另外一套理論，甚至有時(shí)兩套理論都必須用。

這其實(shí)就是我們通常所講的光的“波粒二象性”，光既具有波動(dòng)性，同時(shí)也具有粒子性。不僅僅是光，所有微觀粒子都具有這樣的特性。

而波粒二象性，就是量子力學(xué)的核心思想，量子世界里所有詭異現(xiàn)象的本質(zhì)，其實(shí)都是波粒二象性的具體表現(xiàn)，比如說(shuō)不確定性，還有電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，薛定諤的貓等等。

等等，到底什么是“量子”？是某種微觀粒子嗎？

并不是，量子只是一個(gè)物理學(xué)概念，如果一個(gè)物理量存在不可再分的最小單元，那么這個(gè)物理量就是量子化的，最小的不可再分的單元就是量子。

就好比一根木頭，你不斷用刀對(duì)半砍木頭，最后實(shí)在砍不動(dòng)了，剩下的就是“量子”。

但是，以上對(duì)量子的定義其實(shí)并不太嚴(yán)謹(jǐn)，更多的是從粒子性來(lái)定義的，但是剛才也講了，微觀粒子也具有波粒二象性，具有波動(dòng)性。因此，我們經(jīng)常說(shuō)的“氫原子核外有一個(gè)電子”，其實(shí)也可以表達(dá)為“氫原子核外有電子云”。

這些其實(shí)都不重要，很多人關(guān)心的是，物體能無(wú)限分割嗎？比如說(shuō)一滴水，一直分割下去，最終會(huì)得到什么呢？

水的組成結(jié)構(gòu)從大到小分別是分子，原子，原子核，質(zhì)子中子，然后是夸克和電子，夸克之間通過(guò)膠子傳遞強(qiáng)相互作用。

而夸克，電子和膠子被物理學(xué)家們稱為“基本粒子”，是不可再分的，起碼目前是這樣。

夸克也分為好幾種，同時(shí)除了夸克電子和膠子之外，還有很多其他基本粒子，物理學(xué)家們根據(jù)粒子的不同特性進(jìn)行了分類，在此基礎(chǔ)上建立了粒子標(biāo)準(zhǔn)模型，總共包含了62種基本粒子，其中引力子還沒(méi)有被找到。

要想把所有這些基本粒子都詳細(xì)講一遍，沒(méi)有幾天時(shí)間是不行的。

說(shuō)了這么多，與光速又有什么關(guān)系呢？

關(guān)系很大。所有的這些基本粒子本來(lái)是沒(méi)有質(zhì)量的，也就是說(shuō)，它們本來(lái)都應(yīng)該以光速飛行，一出生都是光速。只不過(guò)由于希格斯玻色子的存在，讓大部分基本粒子與之發(fā)生相互作用，從而發(fā)生了減速慢了下來(lái)，在這個(gè)過(guò)程中獲得了質(zhì)量，這就是質(zhì)量的本質(zhì)，其實(shí)還是能量，只不過(guò)是源于粒子之間相互作用產(chǎn)生的能量。

而光子膠子等基本粒子不會(huì)與希格斯粒子發(fā)生作用，所以它們沒(méi)有靜質(zhì)量，只能以光速飛行。

至于能不能與希格斯粒子發(fā)生作用，決定權(quán)在粒子的內(nèi)在屬性，比如說(shuō)基本粒子的電荷，色荷，和角動(dòng)量等屬性。

到這里，或許你應(yīng)該明白，光之所以能以光速這么快得速度飛行，就是因?yàn)楣獾乃俣葲](méi)有任何能量來(lái)源，說(shuō)白了就是光不會(huì)被希格斯粒子阻攔。而其他微觀粒子包括宏觀物體之所以這么慢，就是因?yàn)榻M成我們的粒子有能量來(lái)源，會(huì)與希格斯粒子發(fā)生作用獲得能量，也就是質(zhì)量。

也就是說(shuō)，雖然我們無(wú)法達(dá)到光速，但可以盡可能地接近光速。但對(duì)于光子來(lái)講就比較悲催了，它只能以光速飛行，哪怕想慢一丟丟都不行。

同時(shí)，對(duì)于光子來(lái)講，是沒(méi)有任何時(shí)間概念的，在我們眼里任何再漫長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)于光子來(lái)講都是一瞬間。也就是說(shuō)，歲月對(duì)于光子來(lái)講是不存在的，光子無(wú)法經(jīng)受歲月的洗禮，也可以通俗理解為光的時(shí)間永遠(yuǎn)是靜止的，光一生下來(lái)就是永恒的時(shí)間靜止。

光子這樣的狀態(tài)是不是很可怕？所以，不要羨慕光子的速度了，能慢下來(lái)才更有意義，才是真正的高手。