本文参加百家号 #科学了不起#系列征文赛 。
在科学诞生之前 ， 我们身体的每一件事物都充满着秘密 ， 日出日落、风雨雷电、热胀冷缩 ， 这习以为常的一切对我们来说都蕴藏着未知 ， 而科学诞生之后 ， 虽然谜题一个个被解开 ， 但我们的身边依旧存在着难以捉摸的事物 ， 而光就是其中最典型的代表 。
在光的身上 ， 存在着很多与常识相悖的现象 ， 事实上这些有趣的现象不仅依常识无法理解 ， 就算是用已有的所有科学理论也难以完美解释 。 很多人开始对光感兴趣 ， 是从恒定不变的光速开始的 ， 在我们的身边 ， 除了光以外 ， 似乎没有任何物质的速度是恒定不变的 。 物体的运动速度是相对而言的 ， 如果没有事先确定一个参考系 ， 也就没有办法测量一个物体的速度 。 比如 ， 以站立不动的观察者为参考系 ， 火车的行驶速度为每小时120公里 ， 而如果以一辆与火车同向行驶 ， 速度为每小时60公里的汽车为参考系 ， 那么火车的行驶速度则为每小时60公里 。
所选定的参考系不同 ， 物体的运动速度就不同 ， 但这并不适用于光 。
所谓光速恒定不变 ， 指的就是相对于任何参考系而言 ， 光速都是恒定不变的 。 比如 ， 以站立不动的观察者为参考系 ， 光速为每秒299792458米 ， 而以与光同向行驶的汽车为参考系 ， 光速依旧是每秒299792458米 。
光速恒定不变是一件有悖于常识的事情 ， 但并非不可理解 ， 因为在常识上我们习惯于把空间与时间看成两件互不相关的事物 ， 但实际上时间与空间是一个不可分割的整体 ， 并称时空 ， 而时空所包含的“时间”与“空间”两个属性在光的身上得到了很好的呈现 。 之所以相对于任何参考系而言 ， 光速都是恒定不变的 ， 是因为光的高速移动使得时间的流逝速度发生了变化 ， 由于时间的流逝速度变化了 ， 所以在不同参考系下 ， 空间的位移才能够趋于一致 。
恒定不变的速度是光的一个有趣的特质 ， 虽然难以理解 ， 但并非不可理解 ， 而光的另一些特质则更加让人捉摸不透 。
冬日的午后 ， 当你坐在窗边让入射的阳光温暖的身体时 ， 有没有想过这样一个问题 ， 照射到玻璃上的阳光 ， 有多少会折射穿过玻璃照在你的身上 ， 又有多少会在玻璃上发生反射 ， 晃到某个路人脸上？
为什么要思考这样一个看似无聊的问题呢？因为只要你思考下去 ， 就会发现这个问题是多么的有趣 。 其实 ， 照射在玻璃上的光 ， 有多少会发生折射 ， 有多少会发生反射 ， 这是科学家们早就思考过的问题 ， 而且也非常容易通过实验得到答案 。
只需要让一束单色光以特定的角度照射到一块玻璃上 ， 然后在光的折射和反射路径上分别放置一个光接收器来捕捉光子 ， 就能够确定光的折射量和反射量了 ， 经测量 ， 光的反射率为4% 。
当一束光照射到玻璃上后 ， 会有96%的光穿过玻璃照射到我们的身上 ， 而有4%的光会反射 ， 最终晃到某个路人的脸上 ， 这看起来似乎没有什么特别 ， 但关键在于光不仅仅是波 ， 它还具有粒子性 ， 通俗一点来讲 ， 就是一束光是由一个一个光子所组成的 。 假设一束光中有1000个光子 ， 那么在照射到玻璃上时 ， 会有960个光子穿透玻璃 ， 而另外40个光子则会发生反射 。 在光的部分反射现象中 ， 反射率是一定的 ， 也就是说不管测量多少次 ， 结果依旧如此 ， 那么对于单个光子而言 ， 当它来到玻璃上时 ， 是如何做出选择的呢？
光是基本粒子 ， 属于物质的最小单位 ， 没有质量也没有体积 ， 每一个光子都是一模一样的 ， 那么来到玻璃上的光子凭什么能够决定自己是应该穿过玻璃 ， 还是反射回来呢？它怎么能够保证每穿过去96个 ， 就反射回来4个呢？但它就是做到了 。
【科学|比恒定不变的速度更令人捉摸不透的，是单个光子，它好似拥有意识】这不禁让我们感觉单个光子就好似拥有意识一般 ， 可以根据反射率来决定自己的走向 。 当然了 ， 这只是一种比喻 ， 虽然迄今为止人类也未能彻底弄懂什么是意识 ， 但说基本粒子拥有意识 ， 这显然违背现有的科学认知 。 是不是很有趣？如果你感觉自己无论如何也参不透光的秘密 ， 那也没有必要沮丧 ， 其实何况是我等凡人 ， 即便是如爱因斯坦一般伟大的科学家也同样对光的秘密感到困惑 ， 在爱因斯坦晚年 ， 他曾写信给他的好友贝索 ， 表达自己对于光的困惑 ， 从信中可以看出 ， 爱因斯坦认为当时没有任何人真正弄懂了光量子 。
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