在《牛津英語詞典》中，光（light）的首則定義是“引起視覺器官功能性活動(dòng)的自然因素或影響”；在中文字典里，光通常指可見光，也會(huì)指代色澤和光彩，甚至引申成榮譽(yù)和榮耀。

事實(shí)上，即使翻找字典里長達(dá)數(shù)頁的有關(guān)“光”的詮釋，我們也很難解釋清這個(gè)簡單的字眼對我們而言究竟意味著什么。在宇宙誕生后的138億年里，光子幾乎影響了宇宙中的一切。在人類出現(xiàn)后的數(shù)十萬年里，光和水、碳一樣，是我們生存必不可少的核心要素。

在這里我們找到了15個(gè)有關(guān)光的詞匯，它們反映了光如何照耀宇宙，點(diǎn)亮生命，以及照亮我們認(rèn)知世界的道路。或許從這些詞中，你會(huì)獲得有關(guān)光的新的理解。

Vol.1

地球兩極都會(huì)出現(xiàn)極光。在不同的文化中，人們對極光有著不一樣的解讀，比如對因紐特人來說，北極光被認(rèn)為是天空的精靈在進(jìn)行足球比賽。從科學(xué)的角度來看，極光產(chǎn)生的機(jī)制同樣令人驚嘆：太陽釋放的帶電粒子被地球磁場帶向南北兩極，這些粒子與大氣中的氣體發(fā)生碰撞，散發(fā)出霓虹燈般耀眼的光芒。

Vol.2

植物和光合細(xì)菌將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖，從而維持自身的生存，這需要能量來催化反應(yīng)。葉綠素的作用就是捕獲高能的光子。但從理論上來說，葉綠素并不是絕對理想的。葉綠素的兩種分子形式（葉綠素a和葉綠素b）在可見光譜的紅端和藍(lán)端吸收光的效率最高，兩者之間的反射波長使得葉子呈現(xiàn)出綠色，這也意味著植物“錯(cuò)失”了綠色這一波長的光。如果請工程師來設(shè)計(jì)，任何明智的工程師都會(huì)將植物染成黑色，從而吸收所有的陽光。但自然選擇并沒有那么苛求，葉綠素已經(jīng)足夠好了，它足以養(yǎng)活整個(gè)地球。

Vol.3

以太是一種假想介質(zhì)。特別是在19世紀(jì)科學(xué)家托馬斯·楊（Thomas Young）展示了光波的實(shí)驗(yàn)證據(jù)后，科學(xué)家認(rèn)為，需要用類似聲學(xué)的術(shù)語來描述光。如果聲波通過空氣傳播，那么能夠傳播光波的介質(zhì)又是什么？為了解釋光傳播的巨大速度，以及無法測量出的理論上存在的“以太風(fēng)”，數(shù)學(xué)家計(jì)算出，以太一定比鋼更堅(jiān)固，同時(shí)又比空氣更稀薄，因此沒有人能找到它?，F(xiàn)在我們已經(jīng)知道，它是科學(xué)史上最著名的錯(cuò)誤之一。

Vol.4

在電氣照明的領(lǐng)域，最令發(fā)明家頭疼的就是尋找一種實(shí)用的燈絲。任何碳化纖維在真空燒瓶內(nèi)通電時(shí)都會(huì)發(fā)光，但在熱燈絲自毀之前，光照往往只能持續(xù)幾分鐘。托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）曾用紙板、軟木塞、生絲、人類胡須等等數(shù)千種物質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)，最后在竹子中找到了合適的材料。那時(shí)，還有其他發(fā)明家也在尋找替代方案。后來，鎢絲成了一種被廣泛應(yīng)用的選擇。

Vol.5

螢火蟲腹部的光來自一種名為螢光素的化學(xué)物質(zhì)與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生，螢火蟲通過控制氣流來調(diào)節(jié)閃光。很久之前，人們曾用關(guān)在籠子里的螢火蟲當(dāng)作燈籠。這種現(xiàn)象對被稱為生物發(fā)光，它對人類也很有吸引力——從魚類到細(xì)菌，還有其他許多能夠進(jìn)行生物發(fā)光的生物也在許多文化中被用于照明。如今，生物發(fā)光最主要的“消費(fèi)者”變成了生物學(xué)家，他們使用一種螢火蟲酶和來自生物發(fā)光的水母的綠熒光蛋白作為分子標(biāo)記，成為醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中的光源。

Vol.6

最初的鐘表就是日規(guī)，人們在地面上豎起一根木棍，通過步測影子的長度來讀出時(shí)間。隨著城市和機(jī)構(gòu)的發(fā)展，日晷變得更加精巧，開始具有紀(jì)念意義。在羅馬帝國，最豪華的日晷用掠奪來的埃及方尖碑做日規(guī)，它投下的影子落在地上巨大的格點(diǎn)中。那時(shí)，水鐘也很常見，人們用從容器中倒出的水的速率來模擬一天的太陽活動(dòng)。從此時(shí)起，日規(guī)和太陽逐漸退出了鐘表歷史的舞臺(tái)。從鐘擺到原子振蕩，時(shí)鐘變得越來越不依賴日光，最終甚至變得比自然的行星系統(tǒng)的運(yùn)行更穩(wěn)定且有規(guī)律。原子鐘現(xiàn)在需要利用周期性的閏秒來“校正”。

Vol.7

在激光發(fā)明之前，太陽是許多光學(xué)實(shí)驗(yàn)中唯一適用的強(qiáng)光源。發(fā)條驅(qū)動(dòng)的定日鏡會(huì)隨時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)，從而補(bǔ)償?shù)厍虻倪\(yùn)動(dòng)，來獲得穩(wěn)定的陽光。如今，定日鏡的目的已經(jīng)有所不同：一圈圈的定日鏡能夠?qū)⑻柕臒崃考性谝粋€(gè)中心塔上，產(chǎn)生巨大的太陽能。這些太陽熱電站賦予定日鏡新的實(shí)驗(yàn)價(jià)值，它們幫助天文學(xué)家在夜間同樣可以探測到最微弱的輻射。

Vol.8

激光發(fā)出的狹窄光束可以調(diào)諧到特定的頻率，它潛藏在現(xiàn)代技術(shù)之下，改變了從全球通訊到內(nèi)科醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。但當(dāng)激光剛剛出現(xiàn)時(shí)，它的價(jià)值并沒有立即得到重視。當(dāng)工程師西奧多·梅曼（Theodore Maiman）在1960年宣布首個(gè)激光的工作原型時(shí)，甚至連他自己的助手都稱之為“自找問題的解決方案”。與X光類似，激光首先通過醫(yī)學(xué)的實(shí)用主義影響了我們的生活，它最早的用途之一是幫助外科醫(yī)生切除腫瘤。

Vol.9

在歷史上很長一段時(shí)間里，人們一直以為光是瞬時(shí)傳播的，即使有一些人曾對此提出懷疑，比如伽利略（Galileo Galilei），但礙于技術(shù)限制，他們也無法通過實(shí)驗(yàn)證明。因?yàn)楣馑賹?shí)在太快了，只有進(jìn)行天文觀測才能滿足?？茖W(xué)家在不同季節(jié)利用地球與木星之間的距離對光速進(jìn)行測算，從17世紀(jì)到20世紀(jì)，光速被逐步精確到每秒299792458米，換句話說，一光年的距離約等于9.5×101?米，相當(dāng)于半人馬座α（南門二）距離的四分之一。光速被認(rèn)為是宇宙中無法超越的速度極限。反過來，光速又改變了對距離單位的定義。自1983年，單位“米”被定義為光在1/299792458秒傳播的距離。

Vol.10

光從一種物質(zhì)進(jìn)入另一種物質(zhì)（比如從空氣到水中）時(shí)往往會(huì)發(fā)生彎折，折射率的差異決定了光彎曲的程度。一些超材料具有負(fù)折射率，它能使光向相反方向彎曲，甚至可以構(gòu)造成可以傳導(dǎo)物體周圍的光波，使物體看起來好像不存在一樣。這聽起來很像科幻電影中的“隱形斗篷”，但很可惜現(xiàn)實(shí)并不是這樣，因?yàn)榇蠖鄶?shù)超材料只能局限于彎曲特定波長的光，而這些波長往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了可見光譜的范圍。

Vol.11

氖是一種惰性氣體，通電時(shí)會(huì)發(fā)出橙紅色的光。由于排放的熱量極小，氖制成的燈可以達(dá)到很高的照明效率。20世紀(jì)初，這種氣體已經(jīng)有了穩(wěn)定的來源，它是氧氣制造過程中的一種廢棄物。這些因素使得工程師喬治·克勞德（Georges Claude）將氖氣管視為燈絲燈泡的替代品。1910年，克勞德用氖制成的燈照亮了巴黎大皇宮的正面。由于氖和其他惰性氣體（包括氦和氬）制成的燈往往炫彩奪目，克勞德沒能在家用照明領(lǐng)域掀起革命，但這種燈管卻成了戶外廣告的理想選擇?，F(xiàn)在，在許多城市中，夜晚的霓虹燈比天上的星星要亮得多。

Vol.12

人類能看到的顏色其實(shí)只是光譜中很小一小部分。最初，艾薩克·牛頓（Isaac Newton）在“擺弄”棱鏡折射時(shí)發(fā)現(xiàn)了陽光中“隱藏”的彩色，這是人們認(rèn)識(shí)光譜的第一步。到了19世紀(jì)，天文學(xué)家威廉·赫歇爾（William Herschel）在棱鏡一端感受到了熱量，讓我們對光譜的認(rèn)識(shí)延伸到了看不見的范圍。赫歇爾發(fā)現(xiàn)不可見的紅外光能夠帶來溫暖。隨著對光譜了解的深入，我們對宇宙的認(rèn)識(shí)也隨之?dāng)U展。

Vol.13

超新星是宇宙中最絢麗的“煙火”，其爆發(fā)亮度足以在整個(gè)星系中清晰可見。人類最早對超新星的觀測記錄來自1054年，這顆超新星爆發(fā)后產(chǎn)生了我們?nèi)缃袷煜さ男窢钚窃?。在空間望遠(yuǎn)鏡的幫助下，我們已經(jīng)觀測到了遠(yuǎn)在100億光年之外的超新星爆發(fā)事件。事實(shí)上，沒有超新星就沒有我們?nèi)祟悾驗(yàn)檫^去的爆發(fā)事件產(chǎn)生了對生命至關(guān)重要的元素，并將這些元素散落在宇宙各處。此外，通過觀測Ia型超新星，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了宇宙的膨脹正在加速。

Vol.14

從黑暗時(shí)代（中世紀(jì)）到19世紀(jì)，動(dòng)物脂一直被用來制作蠟燭。當(dāng)時(shí)的人們發(fā)現(xiàn)，蠟燭的最佳配比是一半來自羊、一半來自牛的油脂組合，這樣制成的蠟燭其煙味和臭味都比燃燒豬油要輕微得多。在一般工人的家里，日落后只有微弱的油脂蠟燭來提供唯一的光亮，但當(dāng)時(shí)的貴族卻可以大肆揮霍來自抹香鯨的鯨蠟。由于鯨蠟燃燒的火焰非常明亮，且當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家都來自貴族階層，一種光強(qiáng)度單位“燭光”（candlepower）被定義為兩盎司的鯨蠟蠟燭以每小時(shí)120格令的速度燃燒所產(chǎn)生的光量。

Vol.15

1895年11月8日，德國物理學(xué)家威廉·倫琴（Wilhelm R?ntgen）注意到，在真空玻璃管中釋放高壓電，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過化學(xué)處理的屏幕發(fā)光。更奇怪的是，當(dāng)他把妻子的手放在真空管和一個(gè)照相底片之間時(shí)，他得到了一張妻子手部骨骼的影像。倫琴因此意外地發(fā)現(xiàn)了這種未知的射線，并將其命名為“X射線”。很快，醫(yī)生已經(jīng)開始使用倫琴發(fā)現(xiàn)的這種方法診斷四肢骨折。