无名天地之始;有名万物之母。故常无欲以观其妙;常有欲以观其徼。此两者同出而异名同谓之玄。玄之又玄众妙之门。
历史上对光的认识的演化：
(a) 一束粒子，
(b) 一个波，
(c) 电磁波，
(d) 纤维丛上的曲率，
(e) 粘接“分数子”的胶水，
(f) 弦的密度波，
(g) 量子纠缠的扭曲。
光是什么? 这似乎是一个很简单的问题，然而历史上，它却开启了人类的智慧和视野。对光认识的演化，反映了人类文明的进程。
对于光是什么这个问题，相信很多人都会回答：光是太阳发出的东西。但这并没回答我们真正想要问的问题。我们真正想要了解的是光本身究竟是什么？在较早期时代，大科学家牛顿认为光是一束粒子。为什么会这样说？因为光以直线行走，而且我们可以将光束分成很多部分。
你可以阻挡部分的光，而剩余的部分会不受影响的通过。另一些科学家，如虎克和惠更斯则认为光是波，而非粒子。光是波这种说法有点儿奇怪，似乎采用了一个不太自然的角度来看光。
折射是光的一个基本现象。当光线经过一个媒介时，例如玻璃，光线前进的方向会弯曲，更垂直于玻璃的表面。我们如何解释光的折射现象呢？根据牛顿的粒子理论，当光线照射到界面上，光的粒子会感受到有一股力将它们拉向媒介内。
这些粒子前进的方向便会改变，因而造成光的折曲。当光线离开玻璃时，粒子会感受到相反的力。所以，光线会折向另一面，这就是粒子理论对折射的解释。但按照虎克和惠更斯波动理论，光就是波。当波照射在界面上，波会在媒体内会减慢速度，使波面以至光线弯曲，这就是波理论对折射现象的解释。
请注意，这两种理论好像有很不同的结论。在粒子理论中，光在媒介里的速度比较快; 但在波动理论中，光在媒介里的速度却比较慢。
由此可见，这两个理论会有很不同的结果和预测。究竟哪一个才是对的呢？在科学界里，我们会利用实验来作判断。你可以提出不同的理论，得到不同的结论，但这些都必须通过实验来验证。实验发现，在媒介内光的速度会比较慢。这告诉我们波动理论胜出。虽然用波动理论来看光不是一件很自然的事，但这理论却反映了真实的光，即光就是波。
波动理论除了能够解释光在媒介内会减慢速度外，还有更引人注目让人吃惊的预测。当光是波时，光就会有一种所谓的干涉现象。当你将两个波迭加时，如果波峰对着波峰、波谷对着波谷，便会形成一个较强的波。但如果你将两波调校至波峰对着波谷而波谷对着波峰时，两波合起来便会互相抵消，什么都没有了。这就是波的一个非常特征的性质。在光的粒子理论里，就没有这个干涉现象。
人们可以透过牛顿环这个实验，来看到光的干涉现象，进一步确定了光的波动性质。在这个实验里，我们把凸玻璃置于另一块平面镜上，这样它们之间就有细小的空气层。当光线照射时，光线会分别被玻璃面和镜面反射。如果两光线能够波峰对着波峰，波谷对着波谷排列的话，相长干涉便会发生。但如果光线照射到另一处位置时，波谷对着波峰，则会发生相消干涉。这个实验给出光就是波的证据。
以上实验采用的是绿色光，但假如你改用白色光，你仍然可以看见环带，而且还有颜色。当你仔细地看亮环的外缘时，你会发现，颜色是红色和黄色，为何会是这样呢？这原因就是白光中拥有所有颜色的光。对于某些颜色的光，第一暗环会较为靠近中央。但对于另一些颜色的光，环带会较远离中央。光的不同颜色来源于其不同的波长。牛顿环的实验告诉我们，蓝光的暗环比红光的暗环较靠中心。
光的传播媒介和偏振
光能穿过真空，这使我们很难理解为什么光是波。如果你问老师：什么是真空？他会回答：真空就是没有任何东西。假如真空真是什么都没有，那么真空中的光怎么可能是波呢？反之，将光看为粒子会较容易理解。因为粒子是一些我们放在真空里的东西。因此，当粒子穿过真空，确实有一些东西出现，这就是光了。可是，实验却告诉我们，光并不是粒子，而是波。假如你真的相信实验，真的相信光是波，这就意谓着真空不是什么都没有。
因为波必须要由媒介来承载，波是媒介的振动。
光波是一种有特殊内部结构的波。它其实并不能被看成是液体中的波。我们是如何发现光波的内部结构呢？有种特别的晶体，它们会有一种现象称为“双折射”。当你将晶体放在报纸上，你可以看见上面的字有双像的效果。人们对于这种现象一度感到非常疑惑，百思不得其解。其实，在人们肯定光是波之前，牛顿曾试图用粒子理论来理解双折射现象。他假设有两种光粒子，所以它们有不同的折射。
我们也可以利用两种波来解释双折射现象。光不只是波，它还是很特别的波。由于波是一种振动，那么波的不同振动方向就代表不同的波。偏振也可以透过偏振分光镜来检测。天然的光包含两种方向的偏振。偏振分光镜只准许某一偏振的光穿过而阻挡其他方向的偏振的光。LCD屏幕所发出的光也是偏振的。你透过偏振片来看LCD屏幕就能发现这一点。其实LCD正是利用光的偏振性质来调控明暗显示图像。
这种对光波有两种横向偏振的认识导致出如下一个结论。先前我们假设真空是可以承载光波的以太，而且想象以太就像海水一样。但现在我们发现以太不可能是液体。这是因为在液体里，粒子是随机分布的。在液体里的波，是由压缩和解压缩引起。当你挤压它，它会具有较高密度; 但当你解压它，它会有较低密度，这就产生了波。当你挤压或解压时，液体中粒子的振动的方向是与传播方向一样。这种偏振叫纵向偏振，其对应的波叫纵波。
要产生横波，我们须对媒介进行剪切变形。但这很难在液体里实行。因为液体中的粒子是随机分布，当你剪切变形随机分布的粒子，粒子仍然是随机分布，没有任何改变。
既然排除了以太是液体的说法，那么认为以太是固体会不会行得通呢？在固体里，粒子排列成有规律的列阵。当你剪切变形粒子列阵，你便会得到不同的形态。这就导致了在固体中，有一种波拥有与传播方向垂直的振动，就是前面提及的横波。这也是为什么固体有形状的原因。
所以，以太有可能是固体。但是从另一角度看，固体是可以挤压或解压的。固体不仅有横波，还有纵波。可是，光波只有两种横模，并没有纵模。因此，以太是固体的说法也不能成立。
光是一种电磁波
要发现可以承载只有两种横摸的光波的媒介，我们要对光的内部结构有更深入的了解。这段新的故事，始于一个意想不到的地方。在知道光是波之前很多年，人们已发现了一些具有磁性特质的物质，它们能指向北方，这就是指南针。人们可以定量地研究这些磁性物质，人们发现，一个磁石会作用另一磁石上。
最初，电和磁被视为两种分开独立的现象。后来，当人们将它们仔细研究后发现，这两种现象是彼此互动相关。
人们发现，当有电流通过电线时，流动的电荷可以在电线周围产生磁场。既然流动的电荷可以产生磁场，那么移动的磁石呢？答案是：移动的磁石可以产生电流。物理学家麦克斯韦为上述的实验现象作出了总结。电生磁，磁生电，彼此成双成对。这实在是非常有趣的事情。电场引致磁场和磁场引致电场这种现象会引伸出非常重要的结果，即预言了波的存在。麦克斯韦建立了方程式来描写这些实验结果。麦克斯韦用他的方程可以计算出电磁波的速度。
他发现，电磁波和光波拥有同样的速度。麦克斯韦是正确的，光波确实是电磁波。
光的电磁理论使我们对光有了十分深入、全面和详细的理解。但我们的问题依然没有完全解决，我们仍然不知道什么东西的振动能够产生光波。在这里要更具体地指出：电场和磁场描绘的只是光波的振辐。强的电场对应强的光和强的振动。但我们并不知道什么东西的振动对应于电场？光是弦网液体中的波。我们终于找到了以太。
根据定义，以太是一种可以承载着有两种横向偏振波的媒介。弦网液体就是这样的媒介，它就是以太。而弦网液体中的弦密度波就是光波（电磁波）。
在凝聚态物理学中，我们对液体和晶体这两种由粒子形成的组织结构已经十分熟悉。有很多材料可实现这这两种组织结构。但在现时的凝聚态物理学研究中，我们遇到一个重大的挑战是寻找一种可以实现弦网液体的材料。但可惜，我们至今还未发现这种物质。
如果你能找到这种材料，将会是很有趣的事情，因为这种材料将与我们的真空极相似。当你手里拿着这种材料，你就“掌握”了一个模型小宇宙。弦网液体给予了我们一个不同的视角来重新看世界。在弦网图景中，真空就是弦网液体，弦的密度波就是光波、弦的末端就是电子和夸克。电子和夸克可以形成原子，而原子可组合成各式各样的东西，如玻璃、细胞和地球，或者是一些会思考光和电子的起源问题的智慧生物。
上帝说：让光出现，我们有了光明。物理学家说：让弦网液体出现，我们有了光和物质。可以说，演生原理及其对光和电子的统一，开拓了科学的疆界和人类探索的视野，让我们可以不断地站在新的科学前沿，尝试揭开宇宙的奥秘。