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在物理学研究开启之前，人类只能从哲学的角度来探讨光的本质，人真的看见了光吗？光是连接人类意识和物自身（自在之物）的桥梁，光在人的意识中产生了映射，但这个映射不是光本身，而是各种各样的物体。这导致有的人怀疑光的真实性，倘若光并不存在，那么物自身也不存在，客观世界只是主观世界唯心的产物。

牛顿相信光是一种物质，既然是物质，那它就必须有实体，因此光是一种微粒，撞击到镜面后会反射。但这样就无法解释光的衍射、干涉和偏振。为了堵住漏洞，牛顿提出，光的微粒在以太中传播，光在以太中的移动会造成一个局域波，由此会形成衍射。

反对者们认为光是一种机械波，机械波需要介质，因此以太这种介质在宇宙中无处不在，真空中也有。那么，以太是什么？人类尚未完全认知光的本质，又被迫要和以太打交道（违背了剃刀原则）。

假设以太是一种整体静止的参考系，当它移动时，光速就会在以太中改变。19世纪60年代，麦克斯韦方程组问世，光作为一种电磁波，似乎不需要绝对静止的以太参考系，因为方程组有两个参数都是无方向的标量。依据方程组，光速在任何参考系中都是不变的，但是麦克斯韦本人也没有否定以太。

1880年，迈克尔逊在仪器制造商的帮助下，设计并组装了一种干涉仪，用来检测地球和以太的相对运动。1885年，他和莫雷合作，以更高的精度重复1881年的实验。1887年7月，实验精度达到了10的负10次方。

实验地点：凯斯西方预备大学。

光源：钠。

整个仪器漂浮在水银上，以实现平稳的转动。关键部件是一个半镀银镜，出自同一光源的一束光经过这个镜面时，一半穿透而过，一半反射回去，由于路径上花费时间不同，两束返回的光产生干涉。由于以太和地球的运动，光速变化，因此把仪器旋转90度时，将观测到0.4的干涉条纹位移。但这个0.4并未出现，更为精确的实验指出，地球相对以太是静止的，光速不变。

世上怎么会有绝对静止、绝对速度不变的东西？直到1900年，开尔文还在敦促两人重复实验，希望能找到不一样的东西。

这朵飘荡在古典物理学上空的乌云，最终带来了狭义相对论。

光速不变，光具有波粒二象性，这就是在熟悉的领域里诞生的全新的知识。光速等于光经过的空间长度除以时间，既然光速不变，那么当空间改变时，时间也必须相应改变，绝对时空观变成了相对时空观。

后来的量子理论说，光子是负责传递电磁力的传播子，光在两个粒子之间以光速交换维持电磁力的存在。“量子场论”认为光子的本质是光子场，光子场可以延伸到宇宙的各个角落，是一种模糊、没有边界的存在，因此光子可以同时处于多个位置。光是一种具有不确定性原理和量子叠加特性的量子场。