光是我們體驗(yàn)這個(gè)世界的基礎(chǔ)。我們?cè)诤诎抵忻?，直到迎?lái)黎明——而對(duì)于光本質(zhì)的理解，我們也同樣經(jīng)歷了同樣痛苦的過(guò)程。

通電的導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，在這個(gè)磁場(chǎng)的作用下，鐵屑發(fā)生定向排列

然而，光的確是一種非常難以理解的事物：如果你用一臺(tái)放大鏡將一束光不斷放大，你會(huì)看到什么?當(dāng)然光的運(yùn)動(dòng)速度是極快的，但究竟是什么東西在運(yùn)動(dòng)?面對(duì)這樣的問(wèn)題，我們中的大部分人都會(huì)覺(jué)得難以回答。

情況其實(shí)并沒(méi)有那么糟糕，光的本質(zhì)問(wèn)題當(dāng)然曾經(jīng)在數(shù)百年里難倒了世界上最偉大的一些物理學(xué)家，但在過(guò)去的150年間，科學(xué)界在對(duì)光的本質(zhì)研究方面取得了一系列的突破性進(jìn)展，向世人揭示了光的神秘本質(zhì)。因此，到目前的階段，我們已經(jīng)多少知道了該如何回答這些問(wèn)題。

今天的物理學(xué)家們不僅理解光的本質(zhì)，甚至他們還正在嘗試在越來(lái)越高的精度條件下控制光的行為，這就意味著在未來(lái)某一天，光或許將以一種嶄新的面貌被人類所利用。這一廣袤前景也正是聯(lián)合國(guó)將2015年確定為“國(guó)際光年”(International Year of Light)的原因之一。

世界上第一張彩色照片，由麥克斯韋拍攝，時(shí)間是在1861年

光是一種輻射

有很多種方式可以解釋光是什么這個(gè)問(wèn)題，但這個(gè)解釋或許是最通俗的：光是一種輻射。

這種解釋將有助于人們的理解。比如我們都知道，接受過(guò)多的日光照射容易引發(fā)皮膚癌。我們也知道暴露在輻射環(huán)境之中可能會(huì)引發(fā)某些種類癌癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，因此，將這兩者聯(lián)系在一起應(yīng)該并不困難。但并非所有的輻射都是相同的。事實(shí)上，直到19世紀(jì)末，科學(xué)家們才最終找出光輻射的真正本質(zhì)。

不過(guò)，比較有趣的是，這些發(fā)現(xiàn)本身并非來(lái)自對(duì)光的研究，而是來(lái)自數(shù)十年來(lái)科學(xué)家們對(duì)于電和磁性現(xiàn)象的研究。電和磁看上去似乎是非常不同的兩種事物。但在像奧斯特和法拉第這樣的科學(xué)家的眼里，這兩者是緊密關(guān)聯(lián)的。奧斯特發(fā)現(xiàn)，放置在通電導(dǎo)線旁的指南針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而法拉第則發(fā)現(xiàn)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電流。

當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)家們開(kāi)始嘗試基于這些觀察創(chuàng)建一種理論來(lái)為這一被稱作“電磁”(electromagnetism)新現(xiàn)象給出解釋。但直到詹姆斯·麥克斯韋的出現(xiàn)，才迎來(lái)有關(guān)這一問(wèn)題的完整解決。

麥克斯韋是一位科學(xué)巨匠，他對(duì)科學(xué)作出的貢獻(xiàn)是難以估量的。愛(ài)因斯坦同樣是受到了麥克斯韋的啟發(fā)，他曾表示，麥克斯韋永遠(yuǎn)地改變了這個(gè)世界。拋開(kāi)他其他方面的成就不談，麥克斯韋的計(jì)算幫助揭示了光的本質(zhì)。

麥克斯韋的工作首次從理論上證明了，電和磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)都具有波的性質(zhì)，并且這種波的運(yùn)動(dòng)速度基本上是光速。通過(guò)這一結(jié)論，麥克斯韋進(jìn)一步推斷光本身可能也正是由電磁波所攜帶的——這就意味著光是一種電磁輻射。到了1880年代，就在麥克斯韋離世之后不久，德國(guó)物理學(xué)家赫茲首次證明，麥克斯韋關(guān)于電磁波的理論概念是正確的。

1850年代，麥克斯韋曾在英國(guó)阿伯丁大學(xué)工作。而在今天，同樣在該校工作的物理學(xué)家格雷漢姆·豪爾(Graham Hall)指出：“我確信，如果麥克斯韋和赫茲能夠活到諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)的年代，他們兩人將毫無(wú)疑問(wèn)的分享一次諾貝爾獎(jiǎng)。”

事實(shí)上，麥克斯韋在光學(xué)領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)還包括一些更為具體的原因，比如他在1861年拍攝了世界上第一張彩色照片。他拍攝照片使用的三色濾鏡系統(tǒng)至今仍然是很多彩色照相技術(shù)的基礎(chǔ)。

我們都被教育說(shuō)，彩虹里有7種不同的顏色

然而我們眼睛能夠看到的可見(jiàn)光實(shí)際上只不過(guò)是整個(gè)電磁波中非常狹窄的一小段區(qū)域

彩虹能讓我們看到可見(jiàn)光波段中不同波長(zhǎng)的色光

光的顏色

光是一種電磁輻射，這一概念本身或許并不意味著很多東西。但這一觀點(diǎn)將幫助我們解釋一種我們都已經(jīng)知曉的現(xiàn)象：光是由不同的顏色組成的。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)還要追溯到牛頓的時(shí)代。而在日常生活中，雨后的彩虹就是光的多色本質(zhì)的天然展示——而光的這些顏色便與麥克斯韋的電磁波理論直接相關(guān)。

位于彩虹一端的紅色光對(duì)應(yīng)的是波長(zhǎng)在620~750nm之間的電磁波輻射;而紫色光對(duì)應(yīng)的則是波長(zhǎng)在380~450nm之間的電磁波輻射。但在這些具體可見(jiàn)的顏色之外，還存在著比這多得多的電磁輻射。波長(zhǎng)比我們看到的紅光更長(zhǎng)的光被稱作紅外光，而波長(zhǎng)比我們看到的紫色光更短的光則被稱為紫外光。

德國(guó)馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所的科學(xué)家埃利弗舍瑞奧斯-古爾利馬基斯(Eleftherios Goulielmakis)表示，很多動(dòng)物能夠看到紫外光，甚至有一部分人也可以。而在某些特定的情況下，人眼甚至能夠察覺(jué)紅外光。這可能也體現(xiàn)在了我們的語(yǔ)言習(xí)慣中：你會(huì)發(fā)現(xiàn)，在英語(yǔ)中我們將紅外光(infrared light)和紫外光(ultraviolet light)稱為“光”(light)，但對(duì)于那些波長(zhǎng)比紅外光更長(zhǎng)，或是比紫外光更短的電磁波，我們就不再將它們以“光”來(lái)命名了。比如波長(zhǎng)比紫外光更短的是X射線(X-ray)和伽馬射線(gamma ray)。古爾利馬基斯舉例說(shuō)：“一位醫(yī)生會(huì)說(shuō)，我要用‘X-ray’(X射線)照射目標(biāo)，他不會(huì)說(shuō)我要用‘X-ray light’(X射線光)”。但相比之下，在中文語(yǔ)境中這種傾向似乎并不明顯，比如我們會(huì)很自然的說(shuō)紅外線，紫外線，還有去醫(yī)院拍X光。

在另一端，電磁波的波長(zhǎng)也可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出紅外波段，其波長(zhǎng)達(dá)到1厘米甚至是數(shù)千公里。這樣的電磁波擁有一些我們非常熟悉的名字：微波和無(wú)線電波。當(dāng)然，對(duì)于普通的民眾來(lái)說(shuō)，他們收聽(tīng)廣播電臺(tái)的無(wú)線電波竟然和光本質(zhì)上是同一類東西，這一事實(shí)會(huì)讓他們覺(jué)得難以理解。

古爾利馬基斯表示：“從物理學(xué)的角度來(lái)看，無(wú)線電波和可見(jiàn)光之間并沒(méi)有什么區(qū)別。描述它們的方程式和數(shù)學(xué)方式是完全一樣的。”事實(shí)上，正是因?yàn)槲覀兊娜粘ＵZ(yǔ)言中給予了它們不同的名字，才造成似乎兩者是有差異的這種錯(cuò)覺(jué)。

牛頓注意到，光在鏡面間遵循嚴(yán)格的入射和反射路徑，他意識(shí)到這是粒子流的特點(diǎn)

光的雙縫實(shí)驗(yàn)以及得到的明暗干涉條紋。這一著名實(shí)驗(yàn)證明光具有波的性質(zhì)

這樣，我們對(duì)于光就有了另外一種定義——它是電磁波中非常窄的一個(gè)波段范圍，也就是我們?nèi)搜勰軌蚋兄降碾姶挪úǘ畏秶?。換句話說(shuō)，我們所謂的“光”其實(shí)是一個(gè)非常主觀的概念：只有我們看得到的電磁波才是光，我們看不到的就不是。而要想知道我們對(duì)于光的概念是多么主觀，讓我們?cè)俅位氐讲屎绲脑掝}，

我們中的大多數(shù)人都知道彩虹有7種主要顏色，即所謂赤橙黃綠青藍(lán)紫，在不同文化中，我們都創(chuàng)造出一些小口訣甚至歌曲來(lái)幫助我們記住這些顏色。當(dāng)你觀察清晰呈現(xiàn)的彩虹，你或許會(huì)讓自己確信，的確存在這樣的七種不同顏色。然而，當(dāng)年的牛頓卻發(fā)現(xiàn)自己難以看到全部這7種顏色。

事實(shí)上，研究人員現(xiàn)在傾向于認(rèn)為，之所以牛頓將光線分成了7種不同的顏色，僅僅是因?yàn)?ldquo;7”這個(gè)數(shù)字在西方文化中占有特殊地位，如七聲音階，以及一周內(nèi)的天數(shù)。而麥克斯韋的工作則帶領(lǐng)我們完全超越了這一高度，證明了可見(jiàn)光只是更寬廣尺度上電磁波的一部分。這基本上可以說(shuō)是最終解答了光的本質(zhì)問(wèn)題。

通過(guò)狹縫之后，原本平行的光線變成類似水波的形態(tài)

是粒子還是波?

但在另一個(gè)方面，科學(xué)家們數(shù)百年來(lái)也一直致力于想要弄清楚，從最基礎(chǔ)的層面上，光究竟是以何種方式存在并傳播的?

一部分科學(xué)家認(rèn)為光的形式有點(diǎn)類似波或水里的波紋，它可能是借助空氣或是另一種難以捉摸的神秘物質(zhì)“以太”來(lái)進(jìn)行傳播的。但另外一些科學(xué)家則認(rèn)為這種看法是錯(cuò)誤的，他們指出，光應(yīng)當(dāng)是一束粒子流。

牛頓更傾向于第二種理論，即光的粒子說(shuō)，尤其是在他使用光和鏡子進(jìn)行了一系列的相關(guān)實(shí)驗(yàn)之后，牛頓更加堅(jiān)信光是粒子流的理論正確性。

牛頓在實(shí)驗(yàn)中注意到，光的傳播遵循嚴(yán)格的幾何法則。如果你正對(duì)一面鏡子并射出一束光，它一定會(huì)原路反射回來(lái)，這跟你射出一個(gè)小球擊中鏡子之后反彈回來(lái)是完全一致的。牛頓認(rèn)為如果光是波，不應(yīng)當(dāng)會(huì)具備這種粒子的特性。據(jù)此，牛頓推斷光必定是由某種非常微小的，沒(méi)有質(zhì)量的粒子所組成的。

但這一理論存在一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是同樣有實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明光具有波的特性。其中最著名的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是在1801年進(jìn)行的。英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊(Thomas Young)開(kāi)展了他著名的“雙縫實(shí)驗(yàn)”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)上占據(jù)極其重要的地位，并且實(shí)驗(yàn)的原理非常簡(jiǎn)單，每個(gè)人在家里都可以自己進(jìn)行。

具體的過(guò)程是這樣的：你需要一張厚紙板，隨后非常小心地在它上面劃出兩道細(xì)縫。隨后準(zhǔn)備一個(gè)“純粹”的光源，也就是只會(huì)產(chǎn)生特定波長(zhǎng)光線的光源，激光則是最理想的。然后將光源對(duì)準(zhǔn)紙板上的這兩道狹縫，并使其在狹縫后的另一個(gè)表面上成像。

在置于狹縫紙板背后的另一個(gè)平面上，你心里的預(yù)期應(yīng)該是會(huì)看到兩道明亮的光帶，因?yàn)閬?lái)自光源的光線會(huì)分別穿過(guò)兩道狹縫并投射到后方的平面上。然而，托馬斯·楊發(fā)現(xiàn)，情況似乎有點(diǎn)詭異，他看到的并非兩道細(xì)細(xì)的光帶，而是一系列明暗相間的條紋，就像一條超市用的條形碼。

當(dāng)光線通過(guò)狹縫時(shí)，其表現(xiàn)出來(lái)的行為與水波穿過(guò)狹窄開(kāi)口時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì)基本一致：它會(huì)發(fā)生衍射并形成半球狀傳播的波。

而在雙縫實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)“光波”穿過(guò)兩道狹縫并彼此相遇，且波峰面對(duì)對(duì)方的波谷時(shí)，它們相互抵消，形成暗帶;而當(dāng)波峰與波峰相遇時(shí)，它們相互疊加，從而形成亮帶，于是，明暗相間的“條形碼”條紋便出現(xiàn)了。

托馬斯·楊的理論無(wú)可爭(zhēng)議地證明了光波理論的正確性，在加上麥克斯韋的工作已經(jīng)在數(shù)學(xué)上為光是一種波的理論奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，于是科學(xué)家們大舒了一口氣：終于塵埃落定了，光是一種波!

白熾燈泡利用能夠產(chǎn)生電磁輻射的材料制成。光是一種電磁輻射

棱鏡將光線分解為不同波長(zhǎng)的色光

光是粒子

但噩夢(mèng)還沒(méi)結(jié)束，量子革命開(kāi)始了!

在19世紀(jì)下半頁(yè)，物理學(xué)家們想要弄清楚一個(gè)問(wèn)題，那就是為何在吸收和輻射電磁波方面，某些材料的性能要比其他材料更好。盡管現(xiàn)在看來(lái)這似乎也沒(méi)有什么，但由于在當(dāng)時(shí)電燈產(chǎn)業(yè)正剛剛起步，因此任何能夠輻射光的材料都是被重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

到了19世紀(jì)末，科學(xué)家們已經(jīng)意識(shí)到，一個(gè)物體輻射出電磁波的多少取決于它自身的溫度，不同的溫度會(huì)產(chǎn)生不同量的輻射?？茖W(xué)家們已經(jīng)注意到這種關(guān)聯(lián)，但沒(méi)有人能夠回答為何會(huì)是這樣。

1900年，德國(guó)物理學(xué)家馬克斯·普朗克(Max Planck)解決了這個(gè)問(wèn)題。他發(fā)現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算可以解決這一問(wèn)題，但前提是必須將電磁輻射視作是單獨(dú)的“小份”構(gòu)成的。普朗克將這種“小份”稱作“量子”。數(shù)年后，愛(ài)因斯坦給予這一思想，再次成功地為另外一個(gè)棘手的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象給出解釋。

透過(guò)云層看到的陽(yáng)光

光讓我們能夠感受身邊的世界

此前物理學(xué)家們注意到，用可見(jiàn)光或紫外光照射一塊金屬板，金屬板會(huì)帶上正電荷，他們將這種現(xiàn)象稱作“光電效應(yīng)”，但對(duì)于究竟為何會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，物理學(xué)家們都感到困惑不已。

愛(ài)因斯坦指出，這一現(xiàn)象背后的本質(zhì)是金屬板中的原子在這一過(guò)程中失去了帶負(fù)電的電子。很顯然，照射金屬板的光為這些金屬原子帶來(lái)的足夠的能量，讓其中的一部分電子能夠掙脫原子結(jié)構(gòu)的束縛。

然而，如果更加仔細(xì)地審視這些電子的行為，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些詭異的現(xiàn)象?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只需要改變照射光的顏色，我們就能輕松改變光攜帶的能量大小。尤其是，科學(xué)家們注意到，相比接受紅光照射的金屬板，接受紫光照射下的金屬板釋放出來(lái)的電子擁有更高的能量。既然如此，那么如果光僅僅是一種簡(jiǎn)單的波就難以解釋了。

一般來(lái)說(shuō)，要想讓某種波的能量更強(qiáng)，你需要使它變得“更高”——想象一下海嘯沖向陸地時(shí)的畫面——而不是讓波本身變得更長(zhǎng)或是更短。由此推斷，要想讓照射金屬板的光能夠?yàn)榻饘侔遽尫懦龅碾娮觽鬟f更多的能量，那就應(yīng)當(dāng)讓光這種波更“高”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，增加光照的強(qiáng)度。而改變光的波長(zhǎng)，也就是顏色，不應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生什么改變才對(duì)。

神秘的糾纏粒子。成對(duì)的糾纏粒子之間，任一成員粒子的狀態(tài)發(fā)生改變都會(huì)立即引起另一個(gè)粒子的相應(yīng)變化，這種影響不受時(shí)間與距離限制

透過(guò)云層的光：它究竟是波還是粒子?

在這一令人困惑的現(xiàn)象面前，愛(ài)因斯坦意識(shí)到，使用普朗克提出的光的“量子化”思想，能夠很好地解決這一問(wèn)題。愛(ài)因斯坦提出，光是由許許多多微小的“能量單位”組成的。這種離散的能量單位與光的波長(zhǎng)直接相關(guān)：波長(zhǎng)越短，則其中的能量單位越密集。這樣就能夠解釋為何波長(zhǎng)較短的紫色光會(huì)比波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅色光攜帶有更多的能量。

它也可以解釋為何單純?cè)黾庸庹樟炼炔⒉粫?huì)對(duì)金屬板的電子釋放產(chǎn)生什么影響——在更亮的光照條件下，光源的確會(huì)向金屬板傳輸更多的“能量單位”，但并不會(huì)改變每一個(gè)“能量單位”內(nèi)所包含的能量大小。通俗的說(shuō)就是，單一一個(gè)紫色光“能量單位”能夠?yàn)橐粋€(gè)金屬板中的電子傳輸更多的能量，而紅色光的“能量單位”不管有多少數(shù)量，也達(dá)不到這樣的目的。

愛(ài)因斯坦將這些“能量單位”稱為“光子”。現(xiàn)在，光子已經(jīng)被物理學(xué)界作為一種基本粒子予以承認(rèn)?？梢?jiàn)光是由光子構(gòu)成的，其余所有的電磁波，包括X射線，微波和無(wú)線電波也都是一樣。換句話說(shuō)，光是粒子。

光的波粒二象性以及它的價(jià)值

到了這個(gè)階段，物理學(xué)家們決定結(jié)束這場(chǎng)關(guān)于光是波還是粒子的曠日持久的爭(zhēng)執(zhí)——這兩種模型都擁有確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，因此無(wú)法否定其中的任何一種。讓很多非物理學(xué)專業(yè)的人士感到困惑不已的是，物理學(xué)家們最終確認(rèn)，實(shí)際上光輝同時(shí)表現(xiàn)出粒子與波的特性。換句話說(shuō)，光具有波粒二象性。

但對(duì)于物理學(xué)家們而言，他們倒并不覺(jué)得光的這種雙重身份帶來(lái)了什么不便。相反，這讓光變得更加有用。今天，在當(dāng)年的先驅(qū)者們——如麥克斯韋和愛(ài)因斯坦等建立的基礎(chǔ)之上，科學(xué)家們正在進(jìn)一步探尋利用光的這些特殊性質(zhì)的途徑。

物理學(xué)家們逐漸意識(shí)到，盡管光的波動(dòng)方程和粒子方程都能非常好的描述光的行為，但在某些特定的情況下，其中的一種描述方程會(huì)比另外一種更容易應(yīng)用。因此物理學(xué)家們會(huì)根據(jù)不同情況在這兩種描述方式之間進(jìn)行選擇切換，就像在生活中，同樣是對(duì)長(zhǎng)度的描述，但我們會(huì)用米來(lái)描述我們的身高，但會(huì)用公里來(lái)描述車的行程一樣。

一些物理學(xué)家正在嘗試?yán)霉鈦?lái)實(shí)現(xiàn)加密通訊，比如用于安全的資金轉(zhuǎn)賬等等。對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，在開(kāi)發(fā)這些功能時(shí)是把光看作了粒子。

這是由于量子物理學(xué)的另外一項(xiàng)奇異性質(zhì)：兩個(gè)基本粒子，如一對(duì)光子，其兩者之間可以相互“糾纏”。這樣的糾纏粒子之間存在一項(xiàng)令人驚異的性質(zhì)：無(wú)論兩者之間相距多遠(yuǎn)，它們之間都可以共享某些相同的性質(zhì)，因此人們便可以利用這種性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)地球上不同兩點(diǎn)之間的信息通訊。

這種糾纏粒子的另外一項(xiàng)性質(zhì)是，當(dāng)對(duì)其進(jìn)行觀察時(shí)，將會(huì)改變糾纏粒子的量子態(tài)。因此，從理論上說(shuō)，如果有任何人試圖窺探使用了量子光學(xué)技術(shù)加密的信息時(shí)都將會(huì)立刻暴露。

而另外一些物理學(xué)家則更加關(guān)注光在電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，將光視作是可以被操控的電磁波將會(huì)更有意義。

利用光的性質(zhì)開(kāi)發(fā)光學(xué)計(jì)算機(jī)，將大大提升未來(lái)計(jì)算機(jī)的性能

2004年，科學(xué)家首次捕捉到了光波在空間中運(yùn)動(dòng)的圖像。

一種被稱為“光場(chǎng)合成器”(light field synthesisers)的現(xiàn)代設(shè)備可以非常精確的方式實(shí)現(xiàn)光波之間的同步性。這樣它就可以產(chǎn)生相比普通燈泡發(fā)出的光線強(qiáng)度更高，持續(xù)時(shí)間更短并且具備方向性的光波脈沖。

在過(guò)去的15年間，這樣的設(shè)備被廣泛用于對(duì)光的控制。在2004年，埃利弗舍瑞奧斯-古爾利馬基斯和同事們成功創(chuàng)造出極短的X射線脈沖，每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間僅有250阿秒，一阿秒相當(dāng)于100億億分之一秒(10的負(fù)18次方秒)。

使用這種極短的光脈沖作為相機(jī)閃光源，研究組成功拍攝到可見(jiàn)光的單個(gè)波形圖像，后者的震蕩周期要比這種脈沖持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)得多。他們幾乎拍攝到了光波在空間中運(yùn)動(dòng)的圖像。

古爾利馬基斯表示：“我們從麥克斯韋的時(shí)代起就已經(jīng)知道，光是一種震蕩的電磁場(chǎng)，但在此之前還沒(méi)有人能夠想到，有朝一日我們甚至可以直接拍攝到真實(shí)的光波影像。”

能夠看到單獨(dú)的光波是邁向控制和利用光波傳輸信息的第一步。目前我們已經(jīng)利用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的電磁波實(shí)現(xiàn)了信息傳輸，如我們利用無(wú)線電波傳輸廣播和電視信號(hào)。

大約一個(gè)世紀(jì)以前，光電效應(yīng)向世人證明了可見(jiàn)光會(huì)對(duì)一塊金屬板內(nèi)的電子產(chǎn)生影響。古爾利馬基斯表示，未來(lái)我們將有希望對(duì)這些電子實(shí)現(xiàn)精確操控，方法是利用受控的可見(jiàn)光波，以一種精確的方式作用于金屬板。他說(shuō)：“我們能夠控制光波，通過(guò)它，我們還將能夠控制物質(zhì)。”

這一前景一旦成為現(xiàn)實(shí)，電子行業(yè)將迎來(lái)一場(chǎng)新的革命，從而導(dǎo)致新一代光學(xué)計(jì)算機(jī)的誕生，這類計(jì)算機(jī)將比今天我們所使用的計(jì)算機(jī)體積更小，運(yùn)算速度也更快。古爾利馬基斯表示：“要制造那樣的計(jì)算機(jī)將需要控制電子，使其按照我們預(yù)想的方式運(yùn)動(dòng)，并利用光波控制電流在固體中的流動(dòng)，而不是傳統(tǒng)的電路方式。”

于是，我們對(duì)光又有了一種新的描述方式：光是一種工具。

這樣的想法其實(shí)并不新鮮。自從地球上最早的生命誕生以來(lái)，生命就一直依賴陽(yáng)光而獲得能量。人類的眼睛是光子探測(cè)器，我們借助可見(jiàn)光了解我們身邊的世界。

而現(xiàn)代技術(shù)只不過(guò)是讓這個(gè)想法更向前進(jìn)了一步。在2014年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了發(fā)明一種強(qiáng)大顯微鏡技術(shù)的研究人員，這種顯微鏡的能力強(qiáng)大到令人難以置信，甚至一度被認(rèn)為在物理學(xué)上是不可能實(shí)現(xiàn)的。可以預(yù)見(jiàn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，光學(xué)還將帶領(lǐng)我們目睹更多前所未見(jiàn)的奇景。