【牛津通識課30】光：傳遞訊息的使者

 光是什麼？

光能做什麼？

打開牛津大學出版社最受歡迎通識讀本，

用最簡明的方式瞭解光的奧秘。

光帶來能量，促成生命。

光構築我們對於周遭事物的感知，挾帶周遭環境的訊息，

從遙遠的星系，到我們體內的細胞，到個別的原子與分子。

許多提升生活品質的技術以光為基礎，

包括驅動網際網路、留存影像、觀察與操縱生物細胞。

光更揭示全然陌生的量子世界，激發我們對世界的想像。

人類真正開始理解光的時間不到一百年，

各種研究與洞見至今仍不斷推陳出新。

本書從光的奇異特性出發，涵蓋光漫長的歷史，

和各種生活、醫療與科學上的廣泛應用，最終抵達量子光學領域。

透過簡明的敘述與圖表，

領略光的力量，了解光的各種面向。

【你是知識控嗎？關於牛津通識課】

用最簡明直白的方式，了解現代人最需要知道的大問題。

牛津通識課（Very Short Introductions，簡稱VSI）是英國牛津大學出版社（Oxford University Press）的系列叢書，秉持「為所有讀者提供一個可讀性強且包羅萬千的工具書圖書館」的信念，於1995年首次推出，多年來已出版近700本讀物，內容涉及歷史、神學、藝術、哲學、文學、醫學、自然科學、政治等數十多種領域。每一本書對應一個主題，由該領域公認的專家撰寫，篇幅簡潔精煉，並提供進一步深度閱讀的建議，確保讀者讀完後能建立該主題的專業級知識框架。

 【作者簡介】

伊恩‧沃姆斯利

Ian Walmsley

牛津大學聖休學院（St. Hugh\\\\\\\\\\\\\\\'s College）副校長和牛津大學虎克實驗物理教授（Hooke Professor of Experimental Physics at the University of Oxford）。從事光學研究三十餘年，主要研究領域為超快雷射科學、量子光學與訊息處理、光學相干控制等。

【譯者簡介】

胡訢諄
英國愛丁堡大學翻譯研究所畢業。譯作包括《創傷清潔工：與死屍、腐屋、精神疾病交手，擁抱生命中的混亂失序》、《理想的告別：找尋我們的臨終之路》、《下一個家在何方？驅離，臥底社會學家的居住直擊報告》、《嘉年華的誕生：慶典、舞會、演唱會、運動會如何翻轉全世界》等。

 引言

第一章：光是什麼？

第二章：光線

第三章：波

第四章：波粒二象性

第五章：光物質

第六章：光、空間、時間

第七章：光的先端研究

第八章：量子光學

第九章：天光
延伸閱讀

 光，讓我們看見事物。這句再顯然不過的話是個起點，帶領人們踏上一條漫長而迷人的旅程。人們在從趟旅程中展開超卓的視野，不僅一窺自然世界的運作，更從中發展出各種現代科學依賴的工具和方法，啟發無數理論與實驗。

光承載了關於我們周遭環境的訊息，從遙遠的恆星與星系，到我們體內的細胞，甚至是單個原子與分子。許多提升生活品質的技術也以光為基礎：網際網路由光驅動；世界上最精準的時鐘依賴光；最微小的物體，從一個個原子到活的生物細胞，都能透過光來觀察與操縱；而與光息息相關的圖像和顯示器更是無所不在。此外，光揭示了全然陌生的量子世界，激發我們對世界的想像。或許你會感到訝異，因為我們真正理解光是什麼，其實還不到一百年。甚至現在，我們仍然在這其中尋找新的見解。

這本書梳理了人們理解光是什麼、光能做什麼的思考脈絡。這是一個很棒的故事，從古代開始，對光有貢獻的人來自全世界：雅典的歐幾里德和巴格達的哈桑（Al-Hazen）提出光線的概念；美國洛杉磯的泰德．梅曼（Ted Maiman）和日本德島的中村修二開發新的雷射器；巴黎的菲涅爾（Fresnel）和倫敦的湯瑪斯．楊格（Thomas Young）則是研究光的波動；亞伯丁的詹姆斯．克拉克．馬克士威（James Clerk Maxwell）與柏林的海因里希．赫茲（Heinrich Hertz）從前人的這些想法中，發展出電磁場的概念；而最後，伯恩的亞伯特．愛因斯坦（Albert Einstein）和劍橋的保羅．狄拉克（Paul Dirac）以全新的概念—量子場，解釋這些顯然互不相容的事實，證明光如何可能同時是粒子又是波。

每當對光有多一分的了解，就會帶來新應用，例如：基於對光的折射的理解，人類發明了矯正視力的眼鏡；你會發現，與光相關的技術，總是能在提出新的光學理論後就迅速被轉化應用。光對現代世界的影響力遠超乎我們想像，卻往往沒被察覺其重要性。為此，聯合國指定二○一五年為國際光之年，以頌揚光與因為光而實現的一切。

特此感謝Alex Walmsley 和Latha Menon 對本書初稿提出有用的指教，感謝同事們回答了許多具體技術的問題，以及提供本書圖表與插圖的人。愛因斯坦曾說：「事情應該盡可能簡單，但不是過於簡單。」若這本書中有任何違背上述原則的論述，或因此出現錯誤，必定是我的緣故。