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新兴的电磁学里面，而“光是电磁波的一种”的论断，也终于为争论已久的光本性的问题
下了一个似乎是不可推翻的定论（我们马上就要去看看这场旷日持久的精彩大战）。电磁
波的反射、衍射和干涉实验很快就做出来了，这些实验进一步地证实了电磁波和光波的一
致性，无疑是电磁理论的一个巨大成就。
赫兹的名字终于可以被闪光地镌刻在科学史的名人堂里，可是，作为一个纯粹的严肃的科
学家，赫兹当时却没有想到他的发现里面所蕴藏的巨大的商业意义。在卡尔斯鲁厄大学的
那间实验室里，他想的只是如何可以更加靠近大自然的终极奥秘，根本没有料到他的实验
会带来一场怎么样的时代革命。赫兹英年早逝，还不到37岁就离开了这个他为之醉心的世
界。然而，就在那一年，一位在伦巴底度假的20岁意大利青年读到了他的关于电磁波的论
文；两年后，这个青年已经在公开场合进行了无线电的通讯表演，不久他的公司成立，并
成功地拿到了专利证。到了1901年，赫兹死后的第7年，无线电报已经可以穿越大西洋，
实现两地的实时通讯了。这个来自意大利的年轻人就是古格列尔莫？马可尼（Guglielmo
Marconi），与此同时俄国的波波夫（Aleksandr Popov）也在无线通讯领域做了同样的贡
献。他们掀起了一场革命的风暴，把整个人类带进了一个崭新的“信息时代”。不知赫兹
如果身后有知，又会做何感想？
但仍然觉得赫兹只会对此置之一笑。他是那种纯粹的科学家，把对真理的追求当作人生最
大的价值。恐怕就算他想到了电磁波的商业前景，也会不屑去把它付诸实践的吧？也许，
在美丽的森林和湖泊间散步，思考自然的终极奥秘，在秋天落叶的校园里，和学生探讨学
术问题，这才是他真正的人生吧。今天，他的名字已经成为频率这个物理量的单位，被每
个人不断地提起，可是，或许他还会嫌我们打扰他的安宁呢？
二
上次我们说到，1887年，赫兹的实验证实了电磁波的存在，也证实了光其实是电磁波的一
种，两者具有共同的波的特性。这就为光的本性之争画上了一个似乎已经是不可更改的句
号。
说到这里，我们的故事要先回一回头，穿越时空去回顾一下有关于光的这场大战。这也许
是物理史上持续时间最长，程度最激烈的一场论战。它几乎贯穿于整个现代物理的发展过
程中，在历史上烧灼下了永不磨灭的烙印。
光，是每个人见得最多的东西（“见得最多”在这里用得真是一点也不错）。自古以来，
它就被理所当然地认为是这个宇宙最原始的事物之一。在远古的神话中，往往是“一道亮
光”劈开了混沌和黑暗，于是世界开始了运转。光在人们的心目中，永远代表着生命，活
力和希望。在《圣经》里，神要创造世界，首先要创造的就是光，可见它在这个宇宙中所
占的独一无二的地位。
可是，光究竟是一种什么东西？或者，它究竟是不是一种“东西”呢？
远古时候的人们似乎是不把光作为一种实在的事物的，光亮与黑暗，在他们看来只是一种
环境的不同罢了。只有到了古希腊，科学家们才开始好好地注意起光的问题来。有一样事
情是肯定的：我们之所以能够看见东西，那是因为光在其中作用的结果。人们于是猜想，
光是一种从我们的眼睛里发射出去的东西，当它到达某样事物的时候，这样事物就被我们
所“看见”了。比如恩培多克勒（Empedocles）就认为世界是由水、火、气、土四大元素
组成的，而人的眼睛是女神阿芙罗狄忒（Aphrodite）用火点燃的，当火元素（也就是光
。古时候往往光、火不分）从人的眼睛里喷出到达物体时，我们就得以看见事物。
但显而易见，这种解释是不够的。它可以说明为什么我们睁着眼可以看见，而闭上眼睛就
不行；但它解释不了为什么在暗的地方，我们即使睁着眼睛也看不见东西。为了解决这个
困难，人们引进了复杂得多的假设。比如认为有三种不同的光，分别来源于眼睛，被看到
的物体和光源，而视觉是三者综合作用的结果。
这种假设无疑是太复杂了。到了罗马时代，伟大的学者卢克莱修（Lucretius）在其不朽
著作《物性论》中提出，光是从光源直接到达人的眼睛的，但是他的观点却始终不为人们
所接受。对光成像的正确认识直到公元1000年左右才被一个波斯的科学家阿尔？哈桑（al
…Haytham）所提出：原来我们之所以能够看到物体，只是由于光从物体上反射到我们眼睛
里的结果。他提出了许多证据来证明这一点，其中最有力的就是小孔成像的实验，当我们
亲眼看到光通过小孔后成了一个倒立的像，我们就无可怀疑这一说法的正确性了。
关于光的一些性质，人们也很早就开始研究了。基于光总是走直线的假定，欧几里德
（Euclid）在《反射光学》（Catoptrica）一书里面就研究了光的反射问题。托勒密
（Ptolemy）、哈桑和开普勒（Johannes Kepler）都对光的折射作了研究，而荷兰物理学
家斯涅耳（W。Snell）则在他们的工作基础上于1621年总结出了光的折射定律。最后，光
的种种性质终于被有“业余数学之王”之称的费尔马（Pierre de Fermat）所归结为一个
简单的法则，那就是“光总是走最短的路线”。光学终于作为一门物理学科被正式确立起
来。
但是，当人们已经对光的种种行为了如指掌的时候，却依然有一个最基本的问题没有得到
解决，那就是：“光在本质上到底是一种什么东西？”这个问题看起来似乎并没有那么难
回答，但人们大概不会想到，对于这个问题的探究居然会那样地旷日持久，而这一探索的
过程，对物理学的影响竟然会是那么地深远和重大，其意义超过当时任何一个人的想象。
古希腊时代的人们总是倾向于把光看成是一种非常细小的粒子流，换句话说光是由一粒粒
非常小的“光原子”所组成的。这种观点一方面十分符合当时流行的元素说，另外一方面
，当时的人们除了粒子之外对别的物质形式也了解得不是太多。这种理论，我们把它称之
为光的“微粒说”。微粒说从直观上看来是很有道理的，首先它就可以很好地解释为什么
光总是沿着直线前进，为什么会严格而经典地反射，甚至折射现象也可以由粒子流在不同
介质里的速度变化而得到解释。但是粒子说也有一些显而易见的困难：比如人们当时很难
说清为什么两道光束相互碰撞的时候不会互相弹开，人们也无法得知，这些细小的光粒子
在点上灯火之前是隐藏在何处的，它们的数量是不是可以无限多，等等。
当黑暗的中世纪过去之后，人们对自然世界有了进一步的认识。波动现象被深入地了解和
研究，声音是一种波动的认识也逐渐为人们所接受。人们开始怀疑：既然声音是一种波，
为什么光不能够也是波呢？十七世纪初，笛卡儿（Des Cartes）在他《方法论》的三个附
录之一《折光学》中率先提出了这样的可能：光是一种压力，在媒质里传播。不久后，意
大利的一位数学教授格里马第（Francesco Maria Grimaldi）做了一个实验，他让一束光
穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上，发现在投影的边缘有一种明暗条纹的图像。格里马
第马上联想起了水波的衍射（这个大家在中学物理的插图上应该都见过），于是提出：光
可能是一种类似水波的波动，这就是最早的光波动说。
波动说认为，光不是一种物质粒子，而是由于介质的振动而产生的一种波。我们想象一下
水波，它不是一种实际的传递，而是沿途的水面上下振动的结果。光的波动说容易解释投
影里的明暗条纹，也容易解释光束可以互相穿过互不干扰。关于直线传播和反射的问题，
人们很快就认识到光的波长是很短的，在大多数情况下，光的行为就犹同经典粒子一样。
而衍射实验则更加证明了这一点。但是波动说有一个基本的难题，那就是任何波动都需要
有介质才能够传递，比如声音，在真空里就无法传播。而光则不然，它似乎不需要任何