那既是波又是粒子的光是什么样的呢？
按照当时人们的理解，光是由无数的光子组成的，而光束本身具有波动性，就好比无数的水分子形成了海浪，而海浪本身具有波动性。同样的，光子组成光束， 光束具有波动性，这也是第一个版本的波粒二象性。
粒二象性（版本1）
然而，1909年，杰弗里.泰勒爵士进行了一项与传统双缝干涉实验不同的实验，这个实验的特殊之处是在于他是让光子一个个的通过狭缝，令人惊讶的是，最终他发现这个实验仍然产生了明暗相间的干涉条纹。
这意味着，一个光子可以同时通过两条狭缝，自己与自己互相干涉。当时候的物理学家还能勉强接受这个实验结果，这是因为光的本质是电磁波，单个光子也是电磁波，由于单个光子能被双缝平分，所以一个光子可以同时通过两条狭缝，这一套说法就是第二个版本的波粒二象性。
波粒二象性（版本2）
可惜的是，随后的电子双缝实验，推翻了这个版本的波粒二象性，这是因为，电子并不是电磁波，但电子一个个通过狭缝后，依旧出现了明暗相间的干涉条纹，所以这时诞生了第三个版本的波粒二象性，也就是光有时会展现波的性质，有时会展现粒子的性质，取决于实验的种类。
波粒二象性（版本3）
虽然这个版本是比较常见的解释，但是这个版本的说法存在一个问题，为什么光子可以有意识的选择什么时候展现波的属性还是粒子属性？虽然这个问题是可以被解释的，但是这将会复杂化我们对光的理解，这是物理学家不愿意见到的情况。
如何正确理解波粒二象性呢？
光子本身确实是一种波，但不是所谓的光子波，而是概率波。在双缝干涉实验里，一个概率波的两个波前同时的从两个狭缝，以同心圆的图案传播出去，也就是一个概率波分为两个概率波，两个概率波发生叠加后，会决定光子在探测屏上有可能所出现的位置，而这个概率分布恰好就是探测屏出现的明暗相间的干涉条纹，光打在探测屏后，波函数会坍缩，并有了一个确定值，而这个确定值就是所谓的粒子，因此，把光当成是波函数，波函数坍缩后变成粒子这一套说法就是第四个版本的波粒二象性，也是目前比较主流的一种说法。
第四个版本的波粒二象性
第八层 光能制造物质
根据粒子标准模型，基本粒子之间能相互转换。
例如在β衰变中，中子能转变为质子，而这个过程会伴随一个电子和反电子中微子。这是因为自然界强制要求，所有的物理过程，必须满足质量或能量守恒定律，反应前后的能量必须是相同的，但是质子的重量是电子的1830倍，一个质子也不会变成1830个电子，因为自然界所有的物理过程还必须满足一条守恒定律，也就是电荷守恒定律。一个质子变成1830个电子的电荷是不守恒的，所以这个过程是不会被自然界允许所发生的。
除了这两个守恒定律外，自然界还会要求所有的物理过程必须满足某些守恒定律，就是为了限制某些荒谬的物理过程发生。
1927年，英国物理学家保罗.狄拉克在他的狄拉克方程间接发现了反物质的存在。
而这个反物质有一个比较有意思的物理现象，那就是当物质和反物质相遇时，两者会湮灭并产生高能光子。反过来说，两个光子相撞后也能产生正电子和反电子，而这个物理过程是被允许的。这其中有两个原因：
第一：这个物理过程满足守恒定律，所以这个物理过程是被允许的；第二：由于基本粒子一般上都满足时间反演对称性，所以湮灭这个过程是可逆的，湮灭反应反过来就是成对产生；
而光能制造物质这个现象，已经在1933年的实验中证实了，英国物理学家帕特里克.布莱克特，也因此获得了1948年的诺贝尔物理学奖。
光能制造物质这个现象，让物理学家重新思考了物质的定义和边界，最常见的问题就是：
光可以算是一种物质吗？
第九层：光是虚粒子
第五层提到任何一种波都需要介质来传播，但是光不需要任何介质来传播，所以当时候的以太假说就被抛弃了。
不过，量子场论似乎为我们找到了类似光的传播介质，也就是电磁场或者我们可以称为光子场。量子场论是这样描述宇宙的：我们的宇宙到处充斥着不同种类的量子场，比如电子场，夸克场，希格斯场和光子场等等。量子场的激发就是我们所谓的粒子，比如电子场的激发就是电子，光子场的激发就是光子，以此类推，宇宙中所有的物理现象，都是这些量子场或量子场之间的相互作用。有趣的是，就算是真空，这些量子场依旧存在，所以真空并不空，不仅如此，在没有任何激发态的情况下，这些量子场也不会保持能量为0的场值，而是有一定的涨落，量子场就像一件有皱痕的桌布，不能做到完全平直。
根据量子场论，真空中会凭空出现大量的虚粒子对，一正一反，然后又在极短的时间内湮灭消失。
这现象是违反能量守恒定律的，但这又是被能量时间不确定性原理允许的，而这现象已经被实验证实了，比如在卡西米尔效应中，真空中两片中性的金属板会出现吸力，这是因为虚光子以驻波的形式存在两个金属板之间，所以两个金属板之间产生了吸引力，而这个实验证实了虚光子的存在。
不仅如此，我们能用虚光子来解释，为什么两个电子之间存在排斥力？
根据经典力学理论，两个人互相丢球时会交换动量，他们会因为反冲作用，而慢慢的远离彼此，同样的，根据量子场论，两个电子之间会不断地交换虚光子以及交换动量，从而导致了电子之间的互相排斥，所以虚光子就是传递电磁力的力载子，光子场的激发就是光子。从某种意义上来说，光子场就是光子的传播媒介，而光子场的涨落就是虚光子，虚光子存在的目的就是为了传递电磁力。
第十层 光是规范玻色子
对称性：假设有一个系统，有非常多的正方形，如果施加全局变换，也就是让他们同时旋转90°后，得到了相同的系统，那么这个系统就满足全局对称性。
可如果施加局部变换，让他们各自以不同的角度旋转后，得到不同的系统，那么这个系统就不满足局部对称性。
假设有另一个系统，有非常多的圆形，全局变换和局部变换都满足对称性。
从这里可以看出，一个系统满足全局对称性不一定满足局部对称性，而满足局部对成性就一定满足全局对称性。局部对称性是比全局对称性更强大的对称性，局部变换是比全局变换更苛刻的变换。
几乎所有的物理学家，都相信着一种非常强大的对称性，也就是规范对称性，而这个规范对称性属于局部对称性。
规范变换就是在时空上每个点进行不同的变换，如果某个量子场在规范变换下保持不变，那么这个量子场拥有规范对称性。
举个例子，光的本质是电磁场，而电磁场是被电磁四维势描述的，电磁四维势是由电场和磁场组成的，准确来说是电势和磁矢势，但这个电磁四维势并不是可观测量，也就是所无法通过实验直接测量出这个电磁四维势。虽然电磁场本身是不可观测量，但是电磁场本身还是存在一些可以被实验测量的物理量，比如电荷、能量、电场、磁场等。
就算我们对电磁四维势进行了规范变换，也就是时空上的每一个点改变了电磁四维势，我们在实验中所测量到的电场和磁场是不会改变的，所以电磁场满足规范对称性。
以上是经典电动力学的规范对称性，这里的规范变换只是为了选取一个合适的规范或者基准，来简化计算过程，并没有什么特殊之处。而规范场论里的规范对称性，才是现代物理学的核心，他是能帮我们解开宇宙奥秘的一个非常重要的存在。
根据诺特定理：每一种对称性都有对应的一个守恒定律，比如：
空间平移对称性，对应动量守恒定律；
时间平移对称性，对应能量守恒定律；
同样的，在规范场论里，每一种规范对称性必定会引起一种力或者相互作用。
而规范场的加入，能保全基本粒子的规范对称性，举个例子，电子的波函数是由狄拉克方程描述的，而相位就是波函数其中一个非常重要的参数。电子的波函数在全局相位变换下时不变的，所以这个对称性给了我们电荷守恒定律。但是电子波函数在进行局部相位变换后，对称性被打破了，所以为了保全电子场的U（1）规范对称性，我们必须引入一个新的力场，也就是光子场。
这里有两个非常有意思的点：
第一：在修正薛定谔方程后（为了保全规范对称性），重新发现了电磁场的存在；
第二：似乎找到了电荷的起源。
这是因为任何一个带电的基本粒子，会与电磁场发生相互作用，并且被赋予规范对称性。反过来说也是成立的，为了享有这个规范对称性，电磁场必须存在，粒子必须带电荷才能与电磁场发生相互作用。这三者被规范场论密不可分的联系在一起了，因此，为了满足电子的规范不变性，我们必须引入电磁场。
物理学家通过规范场论重新发现了光子场的存在，规范场论还能预言其它相互作用，以及规范玻色子的存在。
至于为什么自然界会满足规范对称性，没人知道。物理学家们只是把这个现象当成一个实验事实，以规范场论为基础来描述相互作用，甚至是预言新的粒子。
规范场论似乎能解答三个问题：
为什么光子只有一种？这是因为电磁场是属于U（1）规范对称性，生成元只有一个，所以光子只有一种；
为什么光的质量是0 ？这是因为有质量的光子会打破规范对称性；
光的存在意义是什么？光的存在就是为了保全带电粒子的规范不变性，所以光子场必须存在。
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