1800年

托马斯·杨提出光的干涉概念

光作为自然界最为常见的一种“看得见、摸不着”的物质，长久以来都是物理学家研究和争论的核心之一，在对光的本质的逐步深入认识过程中催生了量子力学和相对论这两个伟大的物理学体系。光究竟是什么？它由什么组成？又有哪些特殊性质？

早在公元前400多年，中国的墨子就曾发现光的直线传播能实现小孔成像。历史上，托勒玫、达芬奇、开普勒、斯涅耳等著名科学家都曾对光有所研究。提出光的本质问题的是笛卡儿，他从理论上指出光的本质有两种可能性：一是类似于微粒的物质，即可能是粒子；二是一种以“以太”为媒质的压力，即可能是波。此后，光是粒子还是波的争论一直持续了数百年。

17—18世纪期间，牛顿用棱镜分光等实验揭示了光的颜色之谜，他坚持认为光是粒子，所有光的折射、反射现象都可以用光的微粒特性来解释。作为当时的“大学霸”之一，牛顿拥有一大群粉丝，于是光的粒子说一度统治了科学前沿。然而，总有一些科学家不愿随大流。意大利的格里马蒂就用光的衍射实验类比水波的衍射，说明光的本质是波。而英国的胡克重复了格里马蒂的实验，并且通过对肥皂泡膜颜色的观察，支持光的波动说。但是由于牛顿声望极高，胡克的学说遭到了严厉的抨击，而为波动说扛大旗的惠更斯不久也离开了人世，波动说很快就在粒子说面前落于下风。

直到1800—1807年，新一代波动说掌门人托马斯·杨重振波动学派雄风，他首先从理论上分析光和声波以及水波都具有许多类似性质，例如衍射——通过小孔后会形成强弱不同的条纹。要证明光是波，那么必须找到波的典型特征——干涉，即两束光交汇后会产生明暗相间的条纹。就像往水池扔下两颗石子，水波相遇时会生成新的强弱变化波动模式。杨随后用著名的杨氏双缝干涉实验证明了他的观点：让一束单色光穿过小孔衍射到另两个小孔上，在两个小孔背后的接收屏上观察到了明暗相间的条纹。杨对实验结果的解释是：光和声波一样，都具有波动性。这并不完全准确（声波是纵波，光波是横波），但从根本上证明了光的波动说。后来，在物理学家菲涅尔、夫琅和费、施维尔德、法拉第、麦克斯韦、赫兹等人的不断探索下，人们逐渐认识到光的波动特征，并发现可见光其实只是电磁波谱的一部分。

随着物理学的发展，光是粒子还是波的争论远没有结束，无数实验和理论研究为该问题展开了大讨论。20世纪初，瑞士专利局的一位小职员从光电效应出发，说明光其实还是一种粒子，尔后他又从人们寻找光的波动载体——以太的实验认识到光速不变原理，从而导出了相对论。这位小职员叫爱因斯坦，新一代物理大师和新的物理学就因光的本质问题而造就！