神說，要有光——可是，光是什麼？
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起初神創造天地……
神說，要有光，就有了光。
撒旦問道，哦，買哥，光是什麼？
神說，滾……
一
光的研究歷史和力學一樣古老，特別是幾何光學，在東西方的古代均有所注意，也可以說是小有成就，但在自然科學與宗教分離之前，人類對於光的本質的理解幾乎再也沒有進步。
光是什麼、光速是否無限，這些物理光學的問題，在很長時間都沒有人過問或研究，直到伽利略的出現。
伽利略：沙發!
義大利科學家伽利略(1564～1642)在他的《兩門新科學》一書中對光速問題作了討論，他同時也是第一個想出測量光速方法的人。他讓兩個具有熟練技巧的觀測者，分別站在相距7.5千米的兩個山頭，一位觀測者迅速取去燈罩對另一位發出信號，而另一位看到信號後立即取去燈罩，將信號發回去。利用兩地的距離和光往返的時間即可計算出光速。但這個在1607年所做的實驗因設備不完善等原因卻以失敗告終。並且，直到十九世紀之前，還是沒有人能在地面上成功地測量出光速。
與伽利略同時代的笛卡爾則得出結論：雖然光線在光密媒質中比在光疏媒質中要行進的快，但是，光總是瞬時傳播的。
1675年，丹麥學者勒麥(或譯為羅默、隆美耳、羅麥，1644～1710)想到利用天文手段，即觀察木星衛星的周期來測量光速的辦法，因為當地球朝木星運動時，觀察到的木星衛星繞木星運動的周期，較地球離開木星時要稍微短一點。利用木星的月蝕周期變化，即可測量出光速。勒麥在巴黎測出的結果大約為現代光速值的四分之三，即2×108米/秒。光速不是無限的，只是光的行進比聲音快得多。
胡克、牛頓、惠更斯等人採用的光速值都是勒麥測出的結果。
菲佐：我和傅科是基友。
1849年9月，剛滿30歲的法國物理學家菲佐(1819~1896)利用旋轉齒輪機構將通過兩齒輪隙的光束用遠處的反射鏡「劈開」，從時間和拉長了的距離可在實驗室測出光速，並測出空氣中光速315000千米/秒。1850年5月，他又利用這一方法測定了光在水中的速度，並與空氣中的光速值進行比較，得出水中的光速小於空氣中光速的結論。也有人認為這些結果是菲佐和傅科合作得到的。
邁克爾遜：精益求精只因不需「今亦求金」。
最精確的人是美國物理學家邁克爾遜(1852～1931)，他繼承了傅科的實驗思想，用旋轉八面稜鏡法，於1879年開始，不斷精確光速的值，到了1926年，他測得光速為299764±4千米/秒。
邁克爾遜的八面稜鏡法示意圖
隨著科學技術的不斷發展，人們不斷地改進實驗裝置和技術，直到1932年用旋轉稜鏡測得光速為299774±2千米/秒。1972年利用激光器測得的光速值為299792千米/秒。
二
在考慮光的速度的同時，人們已經開始考慮光的本質了。
笛卡爾：雖然我認為光速無限是錯的，但我認為光是微粒也有道理啊。
笛卡爾將光的反射現象假設為小球和平滑表面發生碰撞的形式，運用解析幾何的方法對光學進行了研究，很容易得出反射角等於入射角。這估計是光的微粒說的最早雛形。
光的衍射現象
光的衍射效應最早是由弗朗西斯科·格里馬第發現並加以描述，他也是「衍射」一詞的創始人。格里馬第觀察到的現象直到1665年才被發表，這時他已經去世。他提出「光不僅會沿直線傳播、折射和反射，還能夠以第四種方式傳播，即通過衍射的形式傳播。」事實上，波在其傳播路徑上遇到障礙物時，都有可能發生這種現象，衍射，是波的特徵。
只可惜，這一發現沒有引起足夠的重視。
不過，對於光的本質，已經開始存在「波動學說」和「粒子學說」兩種不同的聲音。
惠更斯：光是一種波動……
波動說作為光的本性的一種學說，第一位提出的是與牛頓同時代的荷蘭人惠更斯。
惠更斯在1690年出版的《光論》一書中提出了光的波動說，他認為光是一種波動，由發光體引起，和聲一樣依靠媒質來傳播。推導出了光的反射和折射定律，圓滿的解釋了光速在光密介質中減小的原因，同時還解釋了光進入冰洲石時所產生的雙折射現象。胡克也堅定支持惠更斯說法。當然把光看作是媒質中的脈衝，但這還不是現代意義上的波動說，終究比微粒說更合理地解釋了折射現象。
牛頓：光是由微小粒子組成。色散現象，就是將不同微粒給分開而已。
而英國物理學家艾薩克·牛頓則堅持光的微粒說，在1704年出版的《光學》一書中他提出，發光物體發射出以直線運動的微粒子，微粒子流衝擊視網膜就引起視覺，這也能解釋光的折射與反射，甚至經過修改也能解釋格里馬爾迪發現的「衍射」現象。
光的另一些性質例如置於光束中的固體障礙物會形成清晰的影子，似乎也支持這類解釋。
光的反射，用粒子性很好解釋，就像你把球扔到地上會反彈起來一樣。而用波動性卻不易解釋了。由於牛頓在學界的權威，光的粒子說在很長一段時間佔有主流位置。在之後的近百年時間，人們對光學的認識幾乎停滯不前，直到托馬斯·楊的誕生。
托馬斯·楊：「儘管我仰慕牛頓的大名，但是我並不因此而認為他是萬無一失的。我遺憾地看到，他也會弄錯，而他的權威有時甚至可能阻礙科學的進步。」
1801年，托馬斯·楊(1773～1829)進行了一項非常著名的實驗，這項實驗展示了兩條緊密相鄰的狹縫造成的干涉現象，後人稱之為「雙縫實驗」。在這個實驗中，一束光照射到具有緊挨的兩條狹縫的遮光擋板上，當光穿過狹縫並照射到擋板後面的觀察屏上，可以產生明暗相間的條紋。他把這歸因於光束通過兩條狹縫後衍射產生的干涉現象，並進一步推測光一定具有波動的性質。
「雙縫實驗」示意圖
奧古斯丁·菲涅耳則對衍射做了更多權威的計算研究，進一步地鞏固了光的波動說。
圓盤衍射與泊松亮斑現象圖
作為反對光波動學說的其中一位，西莫恩·德尼·泊松提出，如果菲涅耳聲稱的結論是正確的，那麼當光射向一個球的時候，將會在球後面陰影區域的中心找到亮斑。結果，評審委員會安排了上述實驗，並發現了位於陰影區域中心的亮斑（它後來被稱作泊松光斑）。這個發現極大地支持了菲涅耳的理論。光的波動說初占上鋒。
麥克斯韋：我預言光應該是一種電磁波而已。
1864年，蘇格蘭物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(1831～1879)通過數學演算預言了電磁輻射的存在，通過證明電微波在真空中傳播的速度等於光在真空中傳播的速度，從而推導出光和普通電磁波在本質上是相同的，即光是一定波長的電磁波，但不同於聲波一樣的機械波。
赫茲：實驗證明，光實質就是一種電磁波。
1887年，德國物理學家海因希里·赫茲(1857～1894年)用實驗證明了電磁波的存在，從此奠定了光的電磁理論。這一理論能夠說明光的傳播、干涉、衍射、散射、偏振等許多光現象。
光是人眼可見的電磁波，其波長範圍為380納米～770納米
波動說的勝利似乎已經板上釘釘的事了。
愛因斯坦：波動說完勝？才不!
20世紀初，又發現光線在投到某些金屬表面時，會使金屬表面釋放電子，這種現象稱為「光電效應」。並發現光電子的發射率，與照射到金屬表面的光線強度成正比。但當波長超過一定限度時，既使照射光的強度再強也無法從金屬表面釋放出電子。這無法用波動說解釋，即光電子的釋放與光的波長無關。
光電效應示意圖
1905年美國物理學家愛因斯坦提出了著名的光電效應，認為紫外線在照射物體表面時，會將能量傳給表面電子，使之擺脫原子核的束縛，從表面釋放出來，因此愛因斯坦將光解釋成為一種能量的集合——光子。光是具有粒子性質的，應該兼具有粒子和波動的二相性質。
德布羅意：不是歷史專業的公爵不是好的物理學家!
1925年，法國物理學家路易·維克多·德布羅意(1892～1987)又提出所有物質都具有波粒二象性的理論，即認為所有的物體都既是波又是粒子，隨後德國著名物理學家普朗克等數位科學家建立了量子物理學說，將人類對物質屬性的理解完全展拓了。
對於光，在科學界終於有了統一的認識：光是人眼可見的電磁波，其波長範圍為380納米～770納米，但光的本質應該是「光子」，所以光具有波粒二相性。光波是一種統計意義上的波，也就是說大量光子的行為所體現的波的性質，光也具有動態質量，根據愛因斯坦質能方程可算出其質量。
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