今天讲的是光的故事。人跟动物的区别，就是人会思考得很深。一般人不会简单满足于看到光，而是想怎么样去认识光、利用光，这是一个充满了传奇的故事。
几千年前，人们相信眼睛会“放光”
3000多年前，古希腊出现自然哲学，只要你大胆假设，能够自圆其说，不需要求证就能让人相信。当时,人们认为世界由四种元素构成，它们分别是：火、空气、土和水。基于这种认知，以毕达哥拉斯（Pythagorus)为代表的哲学家们认为，视觉的产生是由于人眼发射出的火焰遇到了物体，反射得到的。
17世纪，开始有大量的实验观测与理论推导，科学就此蓬勃发展。在这一时期，人们不再满足于大胆假设，而是要求必须小心求证。伽利略向别人学习制作了一台天文望远镜，因此看到了木星有四个卫星，这是人类天文学实验的开始。伽利略提倡科学要依赖于实验的结果，因此被尊为实验科学的鼻祖。
之后，科学家们通过实验得出了折射定理。当时，大家认为白光是最纯的光，如果白光受了污染就会出现颜色。比如白光经过棱镜会折射出很多颜色。但是白光经过小孔或者狭缝的时候，也会有透射颜色出现，这个大家都不能解释。
争论：光是波还是颗粒？
光学领域的一件大事是牛顿的加入。牛顿认为光是由很多小颗粒形成的，白光并不是纯的光，而是很多有颜色的颗粒组成的，不同颜色的颗粒大小不同，它们的速度在物质里面也不一样。然而，由于粒子学说不能解释光的偏振、衍射、散射等现象，当时许多科学家持有不同意见。其中的代表人物是著名科学家胡克（Hooke）。他认为光的本质是一种波，而并非粒子。光的波动学说可以很好地解释光的反射、折射、散射以及干涉等物理现象。
在牛顿的光环下，之后一段时间里，粒子说占据着优势，但是也有欧拉（Euler）等人仍在提倡波动理论。在一段时间之后，才由于出现了一系列能够证明光具有波动性的实验，光的波动理论才得以“重生”。其中最广为人知、最为重要的实验是1801年的杨氏双缝实验。此后，菲涅尔（Fresnel）、弗劳恩霍夫（Fraunhofer）等科学家进一步运用光的波动学说解释了光的偏振、衍射等特性。
法拉第（Faraday）通过实验验证了电磁振荡，并绘制了场线图。麦克斯韦（Maxwell）提出了著名的麦克斯韦方程组，他注意到：“电磁波与光的传输速度如此的接近，因而我们有充足的理由认为光（包括热与其它形式的辐射）本质上是一种电磁波”。从此，人们知道光就是电磁波。麦克斯韦另外的一个贡献，就是他证明了如果把三种基本的颜色用不同的比例混在一起，可以得到不同的颜色。彩色显示屏幕的显色，就是根据这个得来的。
二十世纪初期：光引领着科学迈向量子纪元
19世纪的中后期，有了牛顿的力学，有了麦克斯韦的电磁学，很多现象都能够解释了。物理科学发展似乎已走到尽头。可是一个意想不到的发现，往往能改变整个情况，开创科学的新纪元。这个纪元就是量子物理纪元。而这个发现就是对黑体辐射的了解。
那时电灯泡已经问世，人们需要研究怎样能更有效地让电能转变成光。因此，1900年，普朗克（Planck）测量了黑体辐射光谱。但是他发现光波的理论无法解释紫外波段测得的光谱。要完善地解释所得光谱，他必须假设光波的能量是不连续的，而是以单位能为hν组成的。这一发现似乎指出了光应该是由携带hν能量的颗粒（光子）组成的，将粒子学说重新拉回人们的视野中。随后的一系列实验的确证实了“光子”的概念：爱因斯坦（Einstein）用光电效应实验的结果证实了光子带有能量hν，而康普敦（Compton）的散射实验则证明了光子带有动量hν/c。
经过两百多年的争论，人们似乎又回到了问题起点：
光的本质究竟是什么？
现在广为人们所熟知与接受的波粒二象性学说应运而生：光同时具有粒子性与波动性。但是需要概率统计概念的参入。
前文提及的杨氏双缝实验，是通常用来说明光的波粒二象性的。如果把光子一个一个地射向双狭缝，每一光子只能穿过或左或右的一条狭缝，击到狭缝后面的屏幕上，产生一个亮点。单一光子不可能产生干涉条纹。但是当光子穿过狭缝的数目逐渐增加，初始显示的屏幕亮点，似乎是杂乱无章、看似随机分布的，体现了光的粒子性；随后亮点会逐渐组成清晰的干涉条纹，体现出的是光的波动性。
激光的来临，创造了现代光学的新纪元
光推动了20世纪前期量子力学的快速发展。可是对光学本身来说，进展并不很大，主要是在应用方面。光谱变成了一个工具，用来研究原子、分子和凝聚物质等。在实际应用方面则有照明、取像等。基础光学的发展逐渐变得暮气沉沉。随后激光出现了，及时为光学重振生气，奠造出一个新纪元。
与普通光相比，激光具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好等特点。它在娱乐、教育、军事、医疗等各个日常生活领域都有极广泛的应用，例如：激光美容、激光秀、GPS，激光雷达等。
激光对现代科学的发展更是有极其巨大的影响。它使得几乎所有的科技领域都起了根本的改变。
对于基础光学本身，激光的出现重新引发了人们对于光本质的探索，将光子视为一种量子粒子，并通过统计概念来解释相关实验现象，开启了量子光学的研究；该理论在2006年被授予诺贝尔奖。现在这现象已被实验证明。纠缠光子现在正被用来发展量子保密通讯以及量子数据处理和量子计算。
一些新兴科技领域
关于激光光学如何改变科学世界，我们可以举出很多例子。比如，非线性光学、强光脉冲的强电场、光学精密测量、光致物质特性改变等。
具体讲讲光学成像。激光可以用来帮助我们看东西。比如，观察天象。我们平时看到的星星是一闪一闪的。为什么呢？这是因为星光穿过漂动大气层时波前受到不定的干扰。如果我们打一束激光上去，把大气层之上的钠原子层激发，产生荧光，如同在天上造了一颗极小的人造星。从荧光穿过大气层进入望远镜看到的模糊的人造星图像,我们就能定量知道大气层是如何改变光的波前的。因此就可以对望远镜得到的图像进行修正，把模糊的图像变成清晰的图像。举例来说，一颗双子星，普通望远镜见到的只是一颗模糊的星。但是经过激光人造星修正后，就可以很清楚地看到两个分离的星。