很多理論都隨著時代變遷而不斷地改變

根據愛因斯坦的狹義相對論,物體的運動速度是不能超過光速的

根據E=Mc^2,物體的質量與能量有著密切的關係.當物體運動時,隨著物體速度的增加,他的質量會變大.當物體的速度接近光速時,物體的質量會變的極大,需要無限大的能量來使他加速，光具備波粒二象性，意思就是同時具備波和粒子的性質，波可以看成能量，而粒子可以看成物質。

那麼既然這樣，我們就只能開始質疑能量和物質的定義了，如果物質和能量可以相互轉化，那麼光會不會就是那個中間態呢？愛因斯坦告訴我們，當物體速度足夠快，質量就變大（例如達到光速的90%，質量變成兩倍還多）。質量是物質的一個重要屬性，既然能量變大質量會變大，那麼怎麼可以單純把物質看成是能量的載體呢？

但近年來,許多觀測證明光速是可以被突破的光是能量的一種傳播方式。

光源之所以發出光，是因為光源中原子、分子的運動，主要有三種方式：熱運動、躍遷輻射（包括自發輻射和受激輻射），以及物質內部帶電粒子加速運動時所產生的光輻射。前者為生活中最常見的，第二種多用於激光、第三種是同步輻射光與切倫科夫輻射的產生原理。

關於光是不是物質，這個問題一直都是有爭論的，愛因斯坦等人認為光是一種物質，但也有人認為光不是物質，所以目前不好判斷。

波粒二象性（wave-particle duality）是指某物質同時具備波的特質及粒子的特質。波粒二象性是量子力學中的一個重要概念。

在經典力學中，研究對象總是被明確區分為兩類：波和粒子。前者的典型例子是光，後者則組成了我們常說的「物質」。1905年，愛因斯坦提出了光電效應的光量子解釋，人們開始意識到光波同時具有波和粒子的雙重性質。1924年，德布羅意提出「物質波」假說，認為和光一樣，一切物質都具有波粒二象性。根據這一假說，電子也會具有干涉和衍射等波動現象，這被後來的電子衍射試驗所證實。

物質的粒子性由能量 E 和動量 p 刻劃，波的特徵則由電磁波頻率 ν 和其波長 λ 表達，這兩組物理量的比例因子由普朗克常數 h（h=6.626*10^-34J·s） 所聯繫。

E=hv , E=mc^2 聯立兩式，得：m=hv/c^2(這是光子的相對論質量，由於光子無法靜止，因此光子無靜質量）而p=mc

則p=hv/c（p 為動量）

在十九世紀末，日臻成熟的原子理論逐漸盛行，根據原子理論的看法，物質都是由微小的粒子——原子構成。比如原本被認為是一種流體的電，由湯普孫的陰極射線實驗證明是由被稱為電子的粒子所組成。因此，人們認為大多數的物質是由粒子所組成。而與此同時，波被認為是物質的另一種存在方式。波動理論已經被相當深入地研究，包括干涉和衍射等現象。由於光在托馬斯·楊的雙縫干涉實驗中，以及夫琅和費衍射中所展現的特性，明顯地說明它是一種波動。

不過在二十世紀來臨之時，這個觀點面臨了一些挑戰。1905年由阿爾伯特·愛因斯坦研究的光電效應展示了光粒子性的一面。隨後，電子衍射被預言和證實了。這又展現了原來被認為是粒子的電子波動性的一面。

這個波與粒子的困擾終於在二十世紀初由量子力學的建立所解決，即所謂波粒二象性。它提供了一個理論框架，使得任何物質在一定的環境下都能夠表現出這兩種性質。量子力學認為自然界所有的粒子，如光子、電子或是原子，都能用一個微分方程，如薛定諤方程來描述。這個方程的解即為波函數，它描述了粒子的狀態。波函數具有疊加性，即，它們能夠像波一樣互相干涉和衍射。同時，波函數也被解釋為描述粒子出現在特定位置的幾率幅。這樣，粒子性和波動性就統一在同一個解釋中。

之所以在日常生活中觀察不到物體的波動性，是因為他們的質量太大，導致特徵波長比可觀察的限度要小很多，因此可能發生波動性質的尺度在日常生活經驗範圍之外。這也是為什麼經典力學能夠令人滿意地解釋「自然現象」。反之，對於基本粒子來說，它們的質量和尺度決定了它們的行為主要是由量子力學所描述的，因而與我們所習慣的圖景相差甚遠。

惠更斯和牛頓，早期光理論

最早的綜合光理論是由克里斯蒂安·惠更斯所發展的，他提出了一個光的波動理論，解釋了光波如何形成波前，直線傳播。該理論也能很好地解釋折射現象。但是，該理論在另一些方面遇見了困難。因而它很快就被艾薩克·牛頓的粒子理論所超越。牛頓認為光是由微小粒子所組成，這樣他能夠很自然地解釋反射現象。並且，他也能稍顯麻煩地解釋透鏡的折射現象，以及通過三稜鏡將陽光分解為彩虹。

由於牛頓無與倫比的學術地位，他的理論在一個多世紀內無人敢於挑戰，而惠更斯的理論則漸漸為人淡忘。直到十九世紀初衍射現象被發現，光的波動理論才重新得到承認。而光的波動性與粒子性的爭論從未平息。

費涅爾、麥克斯韋和楊

十九世紀早期由托馬斯·楊和奧古斯丁-讓·費涅爾所演示的雙縫干涉實驗為惠更斯的理論提供了實驗依據：這些實驗顯示，當光穿過網格時，可以觀察到一個干涉樣式，與水波的干涉行為十分相似。並且，通過這些樣式可以計算出光的波長。詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在世紀末葉給出了一組方程，揭示了電磁波的性質。而方程得到的結果，電磁波的傳播速度就是光速，這使得光作為電磁波的解釋被人廣泛接受，而惠更斯的理論也得到了重新認可。

愛因斯坦和光子

1905年，愛因斯坦對光電效應提出了一個理論，解決了之前光的波動理論所無法解釋的這個實驗現象。他引入了光子，一個攜帶光能的量子的概念。

在光電效應中，人們觀察到將一束光線照射在某些金屬上會在電路中產生一定的電流。可以推斷是光將金屬中的電子打出，使得它們流動。然而，人們同時觀察到，對於某些材料，即使一束微弱的藍光也能產生電流，但是無論多麼強的紅光都無法在其中引出電流。根據波動理論，光強對應於它所攜帶的能量，因而強光一定能提供更強的能量將電子擊出。然而事實與預期的恰巧相反。

就像當初人們說物質是原子和分子構成的，已經認為找到了基本粒子，現在認識到了原子是由夸克構成的才知道原子裡面竟然別有洞天。哪一天物質和能量的定義被重新認識，相信問題就不是問題了吧。

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