1 什么是光？

什么是光？好像大家都知道，但又说不清楚。我们所谓的“光”其实是一个非常主观的概念。现在我们知道，光由许多光子组成，称为光量子，是电磁波所携带的能量的最小单位。光是地球生命的来源之一。同水一样，光是人类生活的根基。没有光，就无从有万物生长。光是人类认识外部世界的工具。光是信息的理想载体或传播媒介。人类感官收到外部世界的总信息中，90%以上通过眼睛。现在我们了解到，除了可见光，电磁波的其它波段，也都是信息传播的载体。

2先哲们对光的思考

早在2500年前的墨子和古希腊的欧几里得，都对光线有所探究，知道光线是沿直线传播的。在墨经中对光，景，鉴，以及投影、成像原理都有所描述。但他们都不知道发光的根本，欧几里得不明白我们为什么一眨眼睛就能看到星星，他认为是由于人眼睛发出光到达星星，我们才看到。

特别奇怪的是一生问道的老子和孔子，对光似乎视而不见。与对水的哲学思考不同，先秦思想家，很少讨论光，也许是我们睁开眼睛就可以见到光，好像同空气一样，天经地义，是我们生活的一部分，不需要探讨。

中国的古代哲学家对宇宙的根本，也还是有所思考的。在对光本性的认识上，中国古人深受元气学说的影响，他们认为气是万物本原，晦、明是光的不同表现形式。西汉的《淮南子.原道训》有云：“夫无形者，物之大祖也。……其子为光，其孙为水”。元气化育万物，是循着由光到水的顺序进行的。由此，光是元气的直接产物，其他物体则是元气的间接产物。“盖明者，光也，火之气也；气凝为形，发为光声。”光和声都是气被激发的结果。“阳气困于阴，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电”“阴阳相薄为雷，激扬为电”。人们把光、雷、電联系到了一起。古人看到彩虹，认为那是雨中日影，云薄漏日，日照雨滴则虹生。

3与光有关的汉字

从汉字的起源讲，光：同火，是一个人高举火把，演化为光。光还可以引申为荣耀的意思；火：是发热、发光、赤色，水之必清、火之必明；辉：指光辉；昭：是光明；照：光射在物体上；明：同亮，日、月都是天上的发光体；亮：指有光；灿：光彩、明亮。

其它文化也相似，比如英文，与光有关的词汇是：light光；bright明亮；illuminate 发光；lucent 发光的；shine发光；flash闪电；sunny光明；glowing发光；radiant辐射；brilliant光芒万丈、智慧的；rich丰富；vivid色彩鲜艳的；colorful多彩的；glossy 光亮；polish抛光…此外，由于光没有重量，英文的light还有轻的意思。

大概其它的文化也是大同小异，人们都是通过眼睛看见光，通过对光的理解产生与光相关的语言、文化。

4 近现代人们对光的认识的逐渐深入

对电和磁的认识，古希腊3000多年前就有所了解，电和磁的名称都源自古希腊，电同琥珀，摩擦琥珀产生电；磁一词的来源是希腊马格尼西亚镇出产磁铁。中国1000多年前发现了磁石，并发明了指南针。通过对光的了解，我们还发明了日晷及皮影戏。

A：光是电磁波：

光是我们体验这个世界的基础。我们在黑暗中摸索，直到迎来黎明——而对于光本质的理解，也经历了同样漫长过程。
早期的物理学家认为光的传播是无限快的。惠更斯、胡可等认为，和声波类似，光是在以太中传播的振动。托马斯.杨的双缝干涉实验，确认了光的波动性。

麦克斯韦的工作首次从理论上证明了，电和磁场的运动都具有波的性质，并且这种波的运动速度是光速。通过这一结论，麦克斯韦进一步推断光本身可能也正是由电磁波所携带的——光是一种电磁辐射。

现在我们知道，光的传播与声波、水波、地震波的传播是完全不同，后三者是机械波，需要介质，而光（电磁波）可以在真空中传播，并且速度最快。所有电磁波传播速度都是恒定的，也就是我们平时所说的光速。通常为了方便，我们设定光速恒定，在真空中的速度是3x10^8米/秒。电磁波波长越短，频率越高，能量越强。电磁波包括r射线，x射线，紫外线，可见光，红外线，微波，无线电（包括短波，中波，长波）。我们通常所说的光是肉眼可见的光，是波长大约400-760纳米的特殊电磁波（10^-9m量级）。太阳发的光是混合光，呈白色，它是由赤橙黄绿青蓝紫等7色光组成。实际上光有更多的丰富的色彩，说7色光只是一个概括。

B：光是粒子

1900年，德国物理学家马克斯·普朗克(Max Planck)提出了光量子的概念，爱因斯坦相信光是光子，不仅仅是可见光，全部电磁波都是不同频率的光子辐射。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，用大于特定频率的光照射金属板会使电子脱离金属原子，产生电流。
直到20世纪人们才对光有了比较完整的认识，知道光是量子（photon），由于电子跃迁而发出（或被吸收），是能量的携带者。因为所携带的能量不一样，所以光呈现了各种不同的现象。我们肉眼可见到的光是由光子构成的，其余所有的电磁波，包括X射线，微波和无线电波也都是一样，光是粒子，尽管我们眼睛看不见。

光子的发出是由于自发辐射或受激辐射，人眼能看到物体是因为物体吸收了从太阳（或灯光）发出的光，产生受激辐射，原子中的电子发生能量跃迁，再从高能级跃迁到低能级，释放光子，进入人眼，我们因此可以看到形形色色的不同物体。我们看到的五彩斑斓的色彩，是因为光子的频率不同，光子的每一次反射，频率会改变，我们因此可以看到西瓜的紫红色，花朵的五彩斑斓。

C：光的波粒二象性

通过实验，现在人们确认无误地知道，光是粒子，光也是电磁波。我们通常所谓的“光”是一个狭义概念。只有我们眼睛看得到的电磁波才是光，我们看不到的就不是。紫外线 ，也叫紫外光，介于射线和光之间，红外线，也常称为红外光。紫外以外，称为射线；红外以外，被称为波。说光是电磁波现在应当没有问题，但说电磁波是光，很多人还是不好理解。

通常我们仍然还是不把无线电和射线当作光。光的波长远远小于普通无线电波，量子效应不能忽略，而普通无线电波可以忽略量子效应。光在微观的领域是粒子，在宏观领域又具有波动性。波长极短的r射线和x射线，由于他们的波长短，能量高，其粒子性明显，波动性相对比较弱。

一个很重要的问题：为什么光速是最快的？大于光速的能量超过临界值，通过希格斯场，获得质量，转化成了物质。（量子物理的知识，我不明白，这里不再深入讨论。）

5 了解一下电磁波

我们现在知道，电磁波的频率及波长都是连续的，频率与波长成反比，决定因素是光速。电磁波谱的波长从几万公里的超长波到0.01埃的伽马射线的连续波谱。

r射线，波长在0.01埃左右，10^-12m的量级，比原子还小，是由于核反应过程的原子核激发产生，能量极高，我们了解最多的是，r射线广泛用于癌症的放射放疗，（proton是高能质子束，可以更好地定点治疗，但proton不是电磁波）。（a射线和b射线同r射线不一样，前两者是有质量、带电荷的粒子流，由原子的放射性衰变产生。a射线是氦原子核的粒子流，b射线是中子变为质子放出的电子流，他们都不是电磁波，没有频率）
X射线，也称X光，波长是0.2-20埃（20埃=2纳米）我们都知道x光常用来做透视，和机场的安检。x射线是由于原子的内层电子的激发产生。
紫外、可见、红外光是由于原子的外层电子激发产生，我们通常所说的光是指肉眼可见的光，波长在400-760纳米的电磁波，10^-9m的量级。
无线电是由于电子的周期运动产生，通过电磁感应传播，属于宏观范畴，符合经典力学规律，是我们通常所理解的电磁波。广播电视通讯都使用电磁波。微波波长在1mm到1m之间，微波应用范围很广泛，有雷达，Wi-Fi，微波炉等等。通常的Wi-Fi使用5-12cm的微波，5G的频率更高，属于毫米波，需要更高能量。无线电波的波长大于1m，短波是1m-100m的无线电波，常常用做电视信号和短波电台的传播。无线电波通常不用波长而是用频率表述。

甚低频（3-30KHz），超长波，波长在10-100km范围，用于导航和声纳。

低频（30-300KHz）属于中波，长波，波长在1000-10000m之间，远程通讯。
中频（300-3000KHz）是中波，波长在100-1000m，AM广播
高频（HF，3-30MHz）是短波，波长10-100m，短波广播
甚高频（VHF，30-300MHz）是波长1-10m的短波，FM广播
特高频（UHF，300-3000MHz）分米波，用于电视，移动通信，GPS

超高频（SHF，3-30GHz）的厘米波（微波），用于卫星广播、电视，雷达，微波炉（2.4GHz），移动通讯（5G通讯，3.5GHz），

极高频（EHF，30-300GHz）的毫米波（微波），通信，雷达

光波，太赫兹频段（THz），1500纳米左右的红外光，用于光纤通信。

人眼可以感受到的波長範圍一般是落在390到700nm。對應於這些波長的頻率範圍在430–790 THz之间。

陽光在地面的辐照度是每平方公尺1千瓦，其中有527瓦的能量是紅外線、445瓦是可見光，而32瓦的能量是紫外线。

任何超过绝对零度的物质都会自动发射电磁波，光子就是电磁波。大多数自发辐射的能量都很低，波长长，我们眼睛看不到很多物体的自发辐射，不过红外夜视仪可以看到很多物体的辐射。放射性物质，核子激发持续发出高能量的r射线，我们人眼也看不见，感觉不到（但会损伤人体），只能通过仪器检测。萤火虫发光，不是自发辐射，他们发出的光，来自体内的化学能。

6 我们为什么可以看到光

我们的眼睛可以看到光，这其实也是一个奇迹，或者说是神迹，都是上帝的创造。眼睛像透镜，把光线聚焦，在视网膜上成像，视网膜的视中央区有可以检测三种不同颜色的视锥细胞，分别感知蓝、绿、红光（440、550、570nm）。视觉细胞上有跨细胞膜的视蛋白，参与光子到电化学信号的转化，从而开始视觉信号的转导通路，（视蛋白接受光子是由于视黄醛接收一个光子，产生分子跃迁，改变构象）。通过这些视锥细胞兴奋程度不同，经过几次神经冲动的传递，在大脑的视觉皮层归纳、计算出物体的颜色、距离、运动及光强。视杆细胞对弱光极其敏感，在夜间，可以察觉到一个光子的变化。实际上，我们对人脑的视觉形成还没有完全了解。

宇宙中的几乎所有物质，只要不是绝对零度，有热运动，都会发出无线电波。各种波长的电磁波都广泛存在。可是为什么人的眼睛只能看到400-700纳米的电磁波，就是所谓的可见光？简单说是由于眼睛都设计，不同的动物的视觉与人眼有些差别。如果要深入探讨，人们还说不清楚，是不是其它频率的光波比较难通过视蛋白的结构变化产生视觉呢？

如果我们可以看到x线，微波，紫外线，红外光不是更好吗？显而易见，上帝让我们看到的是最美的，蓝天白云、皑皑白雪、雨后彩虹、万紫千红的花朵。如果能够看见无线电波可不一定是什么好事，对大脑来说就更糟了！人要是能看见微波，会感觉天空将会发出强烈的光芒，如果人眼能看到红外线，那么所有的物体都是没有颜色的，物体给人的感觉只是热的感觉，即使你有X射线视觉，透过衣服看到的也只是骨头而已。拥有可见光的视力，人类已经生活的够幸福了，如果要求更多，结果可能会事与愿违。

我们有时会奇怪，光无处不在，然而当我们仰望天空的时候，仍然是一片漆黑，只见繁星点点。这是因为基本上是真空的太空，无法反射光线，我们只能见到点点繁星。而哈勃望远镜，可以拍摄星系的x射线，紫外，可见光，红外，微波照片。近期公布的首张黑洞照片，是用近似地球大小的射电望远镜组，拍摄的毫米波长的电磁波，然后合成了伪彩色照片。

7 光给予我们的厚赐

光是电磁波，光是粒子，带有能量。植物光合作用(Photosynthesis)，是利用光能的合成作用，是有叶绿素的植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物（主要是葡萄糖），并释放出氧气(或氢气)的生化过程。 光合作用是植物利用光能，产生出所以生物可利用的食物，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。叶绿素是复杂的环卟啉结构的有机化合物，吸收459nm的蓝紫光，反射550nm的绿光。关于叶绿素吸收光转化为能量的原理，有点复杂，这里就不深入探讨了。地上的生物，归根结底是依靠太阳光生存，光不仅仅让我们看到色彩斑斓的世界，光更是厚赐给我们温暖和食物的根本来源。

也许有一天我们能够更好的驾驭光，或高频电磁波，作为最理想的星际航行的能源。现在热门研究的量子通讯和量子计算机，就是更好地驾驭和利用光子的一个例证。

8 人们对光的感叹和赞美

所有的民族都对光发出相同的赞叹，描写光、阳光的词语及成语，随手拈来，就有成百上千个。太多太多的赞美词句：“太阳的光，是凝结人间、天地之间的万千美好的上帝。“ ”太阳的光，是整个地球人的向往。“ “太阳光，是创造神奇的力量。”“ 太阳光的照耀下，春天里，百花芬芳四溢，夏季里，万物茁壮成长。秋天里，收获累累硕果，冬天里，冰霜消融。”

对光的赞叹和思考不仅仅停留在对现象的描述上。而是常常深入到心灵深处。“清晨，阳光像一束闪亮的金线，不仅照亮了房间，也照亮了我的心田。”“ 那在黑暗中猛然亮起的灯光，照亮了我的心房。”“ 心中的灯光为谁点亮，照的是快乐非常。””黑暗中一束光，指引我前进…”“太阳也光顾污秽之地，但并没有因此而被玷污——第欧根尼“。“日光穿透污云浊气，自己却一尘不染。——圣奥古斯丁。”“ 有阳光的地方，就有阴影。—— 博恩。”“ 有了阴影，光明才能更具有耀眼。——海泽。”“ 光照在黑暗里，黑暗却不接受光。——引自圣经”“ 应当向着光行走，免得黑暗临到你们——引自圣经。”

9 光是上帝创造，厚赐给人类

聖經创世记开篇寫道：「起初，神创造天地。神說：『要有光！』就有了光。」创世记明明白白的告诉我们大家，上帝说要有光，于是就有了光，可以说“光”是上帝的第一个创造！

科学发展到今天，人们对光还是有很多的不解，比如前面探讨的“为什么整个宇宙，光速最大？”“光为什么没有质量却可以携带巨大的能量？”“光与电磁波为什么这么神奇，可以携带各种信息？”上帝创造宇宙万物，我们不了解其实很正常。这是上帝的智慧。

即使在量子物理学的范围，人们依然对光子有很多不解。比如“光子有没有体积？”“光子是物质吗？如果是，为什么光子的质量和体积均为零？”虽然人们的认识还没有完全统一，大多数物理学家接受，光子不是组成物质的基本粒子，是传递能量（电磁力）的玻色子。从量子力学的角度，是这样描述光子：光子是玻色子，电荷为零，质量为零，体积为零，半衰期无限长，有自旋，有动量。正负粒子的泯灭产生两个光子。

我们常常会遐想，在夜空中，我们打开手电筒，射向天空的那束光去了哪里？光是能量，不会凭空消失，他们或者被碰到的物质吸收（是被电子吸收），再以不同的能量、频率发射出来，光子也可能最终掉到黑洞里被（暂时）束缚，要不然就会一直在宇宙中传播下去。

上帝创造了光，上帝看着“是好的”，有了光，地上“发生青草和结种子的菜蔬，并结果子的树木”，从此，伊甸园里万物生长……上帝创造了光，我们的眼睛可以看到这个世界的美丽：百花争艳的春天、草长莺飞的夏季、层林尽染的秋天、银装素裹的冬景；看到湖光山色、柳绿桃红、枝繁叶茂、万紫千红；看到蓝天白云、繁星点点、高山流水、千里沃野……上帝创造了光，又赐给人类智慧，逐渐学会了利用光、使用电磁波，使生活更方便：我们用灯光照明，在黑夜也有光。我们制造出了显微镜、望远镜，极大地扩展了认识世界的宏观、微观的尺度，大可以远观星系，小可以窥见粒子。通过电磁波搭载无线的信息，利用通讯、广播、互联网、雷达、卫星定位，让每个人都有了“千里眼、顺风耳”。我们学会了利用激光、偏振光，扩展了我们使用光的工具，带来了医疗、通讯、科研、工业、军事、生活各个方面的极大便利。高频放射线的使用，使工业探伤、医学检测、癌症治疗成为可能。盖格计数器的发明，我们能够“看到”放射性。电荷耦合元件（CCD）使数码成像得到广泛应用。双光子激发显微镜（two Photon）可以拍到更精细的显微照片……然而，我们这还只是开发、应用了电磁波的很小的部分频段。

10 光污染

上帝厚赐给人类，让这里有光，叫人们看见光，又启发人类学会利用光。神看着是好的，一切都很美好！Light is Good。

然而，人们还觉得不足，我们要多多的点亮灯光，要使黑夜如白昼一般，不，要比白昼还要漂亮；我们要把高楼大厦都装上玻璃，让所有的楼房从外面看起来漂亮，从里面看起来舒服；我们要造许多许多的荧屏，人手一个，不每个人要有好几个，让我们睁开眼睛就看到屏幕，播放各种各样的视频，玩各种各样好玩的游戏，显示无穷无尽的资讯，让世界各地发生的事情，都尽收眼底……

太多了！物极必反，我们都眼睛承受不了这么多，我们不需要这么多的光，上帝造的是最好的，可是聪明的人类，还要超过上帝，我们有创造力，我们可以胜过一切！

但是我们制造了光污染。我们制造了白亮污染、我们制造了人工白昼污染、我们制造了彩光污染，我们制造了荧屏依赖症。光污染正在威胁着每一个人的健康。镜面建筑反光，导致的行人和司机的眩晕感，车祸频发；以及夜晚不合理灯光让我们不能入眠，我们会头痛、疲劳、焦虑、抑郁、内分泌失调、昼夜节律破坏 ；我们十几个小时盯着荧屏，损害眼睛，导致近视、白内障、弱视、直至失明。

光污染影响了动物的自然生活规律，使动物昼夜不分，影响辨位能力、竞争能力、群体活动能力，甚至是猎食者与猎物的位置互调。

我们贪婪的人类，地球的主宰者，是时候应当反思自己的创造了。

11上帝光照人类的心灵

耶稣又對眾人說：「我是世界的光。跟從我的，就不在黑暗裡走，必要得著生命的光。」基督的光是一種源自於神且透過基督而來的天上能量、力量或影響力，能賦予萬事萬物生命和光。良知是基督的光的一種表現，讓人能夠辨別善惡。

我们人类始终有两个选择：信靠上帝或者远离上帝。现代科技大体上是西方文明从文艺复兴逐渐发展起来。深层次的原因，是因为宗教改革，上帝的光再次照耀欧洲，以基督教为主体的欧美国家，远离中世纪宗教迫害的黑暗，人们追求真光，探索真理，明白上帝的美好创造，把上帝原来厚赐给人类的祝福慢慢开发出来，造福人类的现代化生活。这也是上帝的广泛恩典。“上帝降雨给义人，也给不义的人。”

现在社会是个多元的世界，价值观混乱, 人们看重今生，追求感觉，强调能力，淡化生命的真道，并且认为我们现今所拥有的一切，都是靠人类自己的智慧，不相信上帝，不相信创造，认为我们依靠自己的智慧，可以再造出“通天塔”。远离上帝真道，根据人们自己的需要及好恶来订立相对标准，令上帝的光辉在这个世界变得暗淡。“光来到世间，世人因自己的行为是恶的，不爱光，倒爱黑暗，定他们的罪就是在此。”

耶稣“道成了肉身，住在我们中间，充充满满的有恩典有真理。我们也见过他的荣光，正是父独生子的荣光。”“ 那光是真光，照亮一切生在世上的人。”“ 生命在他里头，这生命就是人的光。”我们信从这光，就成为光明之子。光照在心灵中，心灵光明了，光照在人生中，有了光明的人生。最后有光明的归宿，进到荣耀的天家。跟随耶稣基督的人为光作见证，为主的光做见证。“你们是世上的光。城造在山上是不能隐藏的。人点灯，不放在斗底下，是放在灯台上，就照亮一家的人。”属主的人都会发光，基督徒在社会上为主发光，叫人看见他们的好行为！属主的人，跟随圣灵的光辉引导，在这个世界结出“仁爱、喜乐、和平、忍耐、恩慈、良善、信实、温柔、节制“果子。跟从耶稣的人，从此” 不在黑暗裡走，必要得著生命的光！“

上帝创造光，不仅仅是赐给我们生命，让我们看见美好，给我们资讯，让我们生活便利，更重要的是让我们看见上帝的荣光，知道如何为人，见证上帝的美好。

诗人顾城曾写下过“黑夜给了我黑色的眼睛，我却用它寻找光明”的意境深远、广为流传的诗句，但诗人自己却在37岁的年纪自杀了，可以非常肯定地说，顾城没有找到他要的光明。耶稣的光是真光，能照亮人的内心，可惜他没有找到……

后记：

很多不信上帝的人肯定会和我辩论：你怎么说光是上帝创造？你会问我上帝是如何造出光来？光明明是大爆炸产生的，不仅仅产生光，还有另外几十种基本粒子，然后有了宇宙，然后有了太阳系、地球、最后进化出了地上的生命。所有一切都再自然不过。那么，这些‘’自然过程“是什么力量在控制？我们生活在如此精美的世界，都是随机炸出来的吗？恐怕很难说服你自己。退一步说，你又如何证明这一切的美好不是创造的呢？

上帝的智慧是无限的，时机不到，有些事情还没有向我们显明，我们需要的只是谦卑自己，让上帝坐在宝座上，上帝就一定会祝福我们一生，更重要的是，给我们永生的盼望。

请原谅我知识有限，逻辑思维也不行，智商就更不够，但我知道敬畏上帝，感恩神赐给我们一切的美好。也愿意上帝祝福所有有机会看到本文并且愿意相信耶稣基督的人。上帝祝福你！