在以往,人们并不清楚以太是什么,甚至无法验证是否存在这种物质,因为以太看不到也摸不到,但光却不同,虽然摸不到但却看得到。人们正是借助光才能认识这个世界,也所以,人们很早就明白一个事实,虽然光线不是地面上的石头那类物质,但它也应该是一种物质。
但光是怎样一种物质呢?这便是一个由来已久的问题。而到了近代科学萌芽以后,这个问题转化为更具体的问题:光是粒子还是波动?
一部分人认为光是粒子,因为光的直线传播以及能够反射的特性;另一部分人却认为光是波动,他们注意到光有衍射和折射这类波动的特征。而后来,人们发现了光的偏振现象,这意味着光不可能是粒子而必然是波动,但人们也发现了光电效应,这意味着光不可能是波而必然是粒子,这也导致人们陷入了两难。
后来爱因斯坦提出,为什么光必须是粒子或者是波?为什么它不能既是粒子又是波?这也是近现代物理学中标志性的观点,波粒二象性。
波粒二象性看似解决了关于光本质的问题,但其实这个观点只起到了把问题延后解决的效果,而近现代物理学中的重要组成量子力学,可以说正是建立在波粒二象性这样的观点之上。但我们也都知道,量子力学是一门精准的科学,但量子力学本身却是难以理解的,它总给人一种这样的感觉,微观世界遵循着另一套与宏观世界不同的物理规则,而我们又无法观察它的细节。科学家为量子力学中的奇特现象找出了很多种不同的诠释,提出了多种猜测,但并没有哪种诠释能说服所有人。
量子力学为什么难于理解?其根源正是粒子具有的波粒二象性,也正是源于对光本质的错误认知。
那么,光究竟是波动还是粒子?为什么它会同时具有波动性与粒子性?为什么质量粒子也具有所谓的波粒二象性?
这些秘密就藏在光波与以太海的以太结构之中。
在这一章,我将带领大家了解以太物理学时代,光的结构。