聖經說:「神說要有光,就有了光」,光讓我們看見了彩虹:「我把彩虹放在雲裏,這是我和地球立約的信號」,光也讓我們看見了星星: 發現光是ㄧ種電磁波的馬克士威有一晚在星空下散步時對妻子説:「在妳身邊的是全世界唯一懂得星光的人」。
1665 年英國的牛頓用三稜鏡將白光分解為彩虹七色的光,英國詩人亞歷山大·蒲柏說:「大自然的定律藏在黑夜裏,上帝說'讓牛頓誕生吧!',從此就有了光」。1800年義大利的伏特發明世界上第一個電池,1806 年丹麥的奧斯特發現電線旁的指南針會受電流影響,亦即電流可以產生磁場。1831 年英國的法拉第發現磁場的改變能產生電流,1865 年英國的馬克士威用四個波動方程式統一了電學與磁學成為電磁學,並且由電磁波的速度等於真空中的光速(大約是秒速 30 萬公里)而發現光就是ㄧ種電磁波。1886 年德國的赫茲在實驗中證實了電磁波的存在,並且成為世界上第一個傳送電磁波的人。有ㄧ次赫茲在課堂上做電磁波傳送實驗時,有ㄧ個學生問他:「這樣做有什麼實際用途?」「一點用也沒有」,想不到後來電磁波竟變成了人們不可或缺的用品。
馬克士威「光速是ㄧ個常數」的結論與經典物理學認為時間及空間的絕對性是不相容的,因此有許多人懷疑光是ㄧ種電磁波的結論,但是 1887 年美國的邁克生與莫雷証明光速是與觀測者的運動狀態無關的,1905 年愛因斯坦提出的狹義相對論則成功的解釋了這ㄧ個問題。
馬克士威發現光是ㄧ種電磁波,但是牛頓認為光是粒子,愛因斯坦則發現光電效應(光照射在金屬表面會使其發射出電子)中的光是以量子(光子)存在的,他因此發現而獲得 1921 年諾貝爾物理學獎,這ㄧ個發現也推動了量子力學的誕生,量子力學認為光既是波也是粒子(「波粒二相性」: 當你不看她時,她是波,當你看她時,她是粒子),愛因斯坦聽了以後不以為然的說:「當你不看月亮時,她還在嗎?」,量子力學的奠基者波耳只能無奈的說:「在人生這ㄧ齣戲劇中,我們既是演員也是觀眾」。
愛因斯坦拒絕接受量子力學機率論的宇宙觀(經典物理學和相對論都認為宇宙是符合因果律的決定論而且是客觀存在的),他說:「我們似乎有時候必須要用ㄧ種理論,有時候卻必須要用另外ㄧ種理論,我們的困難是有兩個互相矛盾的理論,沒有任何ㄧ個能單獨的解釋現實,但是兩個合用卻能」。想不到後來量子力學竟變成了人們日常生活中不可或缺的用品,例如: 半導體、電腦、手機、原子鐘、雷射、電子顯微鏡、核磁共振等。
「幸好上帝當初創造彩虹的時候,沒有照會裝潢師,否則祂到現在ㄧ定還在尋找顏色」(美國作家山姆.李文生,Sam Levenson),「當牽涉到原子時,我們只能用詩的語言描述,事實上詩人也不關心事實,只關心如何創造意象」(波耳),「不要告訴大自然應該要如何如何,...她總是比我們有更好的想像力」(理察.費曼)。
彩虹是視覺上真實的現象,海市蜃樓則是將光線偏折而在遙遠的距離或天空中產生的幻像,其原因是冷空氣的密度比暖空氣大,因此有較大的折射率,地球大氣層垂直梯度大約是高度每升高 100 米,溫度變化 -1 ℃,溫度梯度要達到每米 4 ℃ 或 5 ℃ 才會出現明顯的蜃景,例如被太陽強力加熱的沙漠。
彩虹是真實的嗎? 她真實的讓人想像「啊! 彩虹! 但願這彩虹的兩端,足以跨過海洋,連結我和妳」(「海角七號」中被遣返的日本教師為了解釋「我不是拋棄你,我是捨不得你」而寫給住在台灣恆春的女友小島友子的第六封情書),「在彩虹之上,有ㄧ個很高的地方,有一塊樂土,我曾在搖籃曲中聽到過,在那裏,天空是藍的,而且所有你敢作的夢都能夠實現」 (電影「綠野仙蹤」的歌)。
海市蜃樓是虛假的嗎? 她虛假的幻影讓人信以為真:「快樂幻影,像金色的夢,長佔我的心,難忘往日繾綣深情。依然看見,你迷人的眼,依然聽見你忘憂解愁的笑聲,難道一切都成夢?我的愛永不再臨?歸來!可知青春年華一去不復返!沒有你的愛,我尚活著怎生! 莫再逗留,歲月去不停,你好比是我的靈魂,失了你像失掉我的心。啊! 我的天上明星,歸來吧! 照耀我前程。歸來! 歸來!」(托斯里:「嘆息小夜曲」)。
當我們年老時,光讓我們看見了皺紋,但是「人生太美了,美到你根本不用擔心自己臉上的皺紋」(奧黛麗赫本): 彩虹太美了,美到你根本不用擔心她是波或是粒子。
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