把激光射向宇宙然后关闭，光还会走吗？

在日常生活中，光是不可或缺的自然现象，没有光我们就看不到五彩斑斓的世界，也看不到广袤无垠的星河，人类只能在黑暗中摸索前进，演变成另一种高等生物或者在暗夜中被“夜猫子”们清理。因此，光的存在是人类能够生存生活的重要条件。

Tips：光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。

为了更好地生活，我们发明了电灯、手电筒、激光灯等工具来照亮夜晚灰暗的路途。记得小时候，常常将手电筒对着星空，一开一关好像星星眨眼睛。每当关闭手电筒的灯光时，光就在我们的视线中消失了。那么问题就来了，这些光线是真的消失了，还是跑到宇宙中继续传播呢？它们又是如何传播呢？

光是什么？

光，是什么？在2000多年前东西方的思想都有所提及，并为之付出时间。最先研究光学的是我国古代思想家墨子，墨子生活在2500多年前的春秋战国时代，他是历史上第一个进行光学实验同时对几何光学进行系统研究的科学家。他的“小孔成像”实验，得出了光是直线传播的结论。几百年后希腊著名数学家欧几里得在其著作《光学》当中提到了对光的性质的研究，同时用数学方法研究总结了反射定律。但是古代人民对于光的研究基本上都来源于对光的现象和规律的总结，没有迈出脚步去研究光的本质。

Tips：墨子，公元前476或480年—公元前390或420年，名翟，春秋末期战国初期宋国人 ，一说鲁阳人，一说滕国人。宋国贵族目夷的后裔 ，曾担任宋国大夫。

光的本质的研究，来自于古罗马哲学家卢克莱修，他是原子论创始人德谟克利特的学生之一，因此他认为光是由微小原子组成的，发射后将以最快的速度与远离光源。但是他的学说并不被主流学界所接受。17世纪，光的研究有了长足的进步，这个世纪的科学家堪称是神仙打架，前有阐述光粒子说的法国科学家皮埃尔·伽桑狄，后又提出波动说的罗伯特·胡克和克里斯蒂安·惠更斯，他们认为光在名为发光以太的介质中以波的形式向四周散开，同时还预测了光的偏振现象以及干涉现象。这成为光研究的显学，大部分人都认同光的波动说。

Tips：粒子particle，是指能够以自由状态存在的最小物质组成部分。最早发现的粒子是原子、电子和质子。

直到物理学的擎天之柱牛顿在学界崭露头角，粒子论才开始崛起，一开始他的理论并不吸引人，但是随着他在力学和天文学上的重大贡献，使得粒子论崛起。然而牛顿并没有通过任何实验来证明光是由微小粒子构成的。

18世纪托马斯·杨的双缝干涉实验，堪称是物理史上最经典的实验之一。通过这个实验发现光具有波才有的偏振和干涉现象，说明光就是波。

Tips：在数学上，牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究做出了贡献。

1873，英国物理学家麦克斯韦发表了他的巨著《电磁通论》，在文章中他指出光和磁是同一事物的两种属性，光就是电磁波的一种，这种波在这真空中的传播速度十分接近光速（3X10^8M/S），光的波动说又占了上风。20世纪之后，爱因斯坦和普朗克根据光的电磁效应，指出光应该兼具光的波动性和粒子性，认为光即是一种高频的电磁波，又是由光粒子组成的粒子流。这种现象就被称之为“波粒二象性”，从此使关于光的本质的论战完结。

手电筒的光射向宇宙，突然关掉会发生什么？

光的波粒二象性是从光电效应中诞生的，光量子是光的最小单位。那么光量子是如何产生的呢？

Tips：带电粒子流是指带电粒子的定向移动形成的电流,一般能达到10* 15个能量级。带电粒子流包括太阳宇宙线(指太阳耀斑极光、太阳风等)、银河宇宙线等。

我们所感知到的光，是光线经过折射映入眼睛中的，人眼可见波的范围在400至700纳米（nm）之间，是光谱上的一段。理论上说，任何事物都在“发光”，因为只有发光的物质人类才能看得见。但实际上，我们看见的“可见光”都来自于光源中的电子活动。主要有热运动、热辐射、受激辐射三种。手电筒发光属于属于最后一种，当电源打开之后，灯丝加热产生电子，电子进行跃迁到高能级产生能量，之后又回落到低能级，周而复始之下，大量的光子产生，光出现了。

Tips：热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。

因为光的传播速度是3X10^8M/S，比逃离地球的第二速度11.2千米/秒快了不知道多少倍，因此当手电筒的光出现之后，它们早就开始向宇宙进军了。2秒钟不到的时间，它就已经飞离月球了。它们的速度非常之快，因此在关闭光源之后，在我们的肉眼看来光消失了，实际上很大一部分都飞向了宇宙。在宇宙中一部分的光量子被宇宙中的天体所吸收，一部分飘散在宇宙中，还有一部分到了黑洞。

Tips：黑洞=Black Hole，是现代广义相对论中，存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大，使得视界内的逃逸速度大于光速。

日常生活中，我们肉眼看到的光是经过折射或者直接映入我们的眼睛，但实际上都是光子的反射，光子在吸收了太阳光的能量之后，从低态转到高态，从而导致光的频率不同，在我们的眼睛中就变成不同色彩的光。因此光不会消失，人眼看不到光只是因为人眼的层次太低，只能看到一部分的可见光。

Tips：激光指示器Laser pointer，又称为激光笔、指星笔等，是把可见激光设计成便携、手易握、激光模组（二极管）加工成的笔型发射器。

因为光子不会消失，且在宇宙中传播速度最快，因此光学常常用在宇宙探测中。比如发射光信号，将人类的信息传递给外星人。激光笔，能够锁定星球的位置，帮助观测行星。此外，光还能应用在天文领域，光学望远镜就是其中的一项成果。因此，当我们关闭手电筒时，光并没有消失，而是以极快的速度前去宇宙旅行。

光的利与弊

光，虽然能够照亮我们的世界，但是太多的光就成为生活的负担。目前，我们的世界上出现了许多的光学污染。光学污染，分白亮污染、人工白昼夜、彩光污染等三种。

Tips：光学望远镜，使用人眼可见光形成恒星和星系的像的望远镜，是用于收集可见光的一种望远镜，并且经由聚焦光线，可以直接放大影像、进行目视观测或者摄影等。

白亮污染主要是城市中高楼大厦的玻璃外墙、大理石地面、和各种涂料反射的明亮的白光。长时间生活在白亮污染中的人类，视力急剧下降，患白内障的几率高达45%，还会使人头晕目眩、情绪低落、神经衰弱等症状。

人工白昼夜，指在夜晚上演的灯光秀和各种各样的霓虹灯，将城市变成不夜城。虽然五颜六色的灯光十分炫丽，但是这严重扰乱了人的正常作息导致工作效率低下，同时影响夜间生物的繁殖。

Tips：凡是各种原因如老化，遗传、局部营养障碍、免疫与代谢异常，外伤、中毒、辐射等，都能引起晶状体代谢紊乱，导致晶状体蛋白质变性而发生混浊，称为白内障。

彩光污染，舞厅、歌厅安装的旋转灯、荧光灯之类的彩色灯光造成的是彩光污染。彩色灯光中的黑光灯产生的紫外线辐射比太阳中的紫外线辐射还强，长期处在辐射之下容易引发癌症。同时炫目的灯光，还让人产生头晕恶心的症状。简而言之，光是人类科学史上的一颗明珠，让我们在黑夜中享受白昼的温馨，但是一旦过度，光就成为一种灾难。