光在真空中以一個恒定的速度傳播，這個速度我們一般把它叫做光速，約為每秒30萬公里。但是，當光進入介質(zhì)（比如水或玻璃）時，它的速度就會變慢。為什么會這樣呢？

我們可以從三個不同的角度來解釋這個問題，每個角度都有它自己的優(yōu)點和缺點，但都能幫助我們理解光和介質(zhì)之間的相互作用。

第一個角度是從麥克斯韋的電磁理論出發(fā)。麥克斯韋是19世紀的蘇格蘭物理學家，他發(fā)現(xiàn)了電和磁的統(tǒng)一理論，并且發(fā)現(xiàn)了光是一種電磁波。當電磁波進入一種介質(zhì)時，它會遇到很多帶電粒子——介質(zhì)中的質(zhì)子和電子。而帶電粒子會對經(jīng)過它們的電磁波產(chǎn)生響應，跟著它們振動。

運動的帶電粒子也會產(chǎn)生自己的電磁波，結(jié)果就是原來的電磁波和介質(zhì)中所有帶電粒子產(chǎn)生的電磁波相互干涉。幸運的是，除了沿著原來光的方向傳播的波之外，其他的波都會相互抵消。但是因為帶電粒子產(chǎn)生的波有一點延遲，所以整體上看，這些波傳播得更慢了。最終的結(jié)果就是：光在介質(zhì)中變慢了。

第二個角度是從量子力學出發(fā)。量子力學告訴我們，光是由無數(shù)微小的粒子組成的，這些粒子叫做光子。用量子力學來處理光子和介質(zhì)之間的相互作用可能會很復雜，但幸好我們有著名物理學家費曼提出的一種方法來指導我們。

我們可以想象所有進入介質(zhì)的光子都撞到了介質(zhì)中的帶電粒子上。一旦進入介質(zhì)，它們就開始和帶電粒子相互作用。這些作用有兩種可能：吸收和發(fā)射。吸收就是說光子被帶電粒子吞掉了，并且使得帶電粒子跳到一個更高能級上去。隨后它們就回落到低能級處，并發(fā)射出新的光子。

這些新發(fā)射的光子的方向是一團糟的，但是當我們用費曼的方法來平均所有光子的路程時，我們會發(fā)現(xiàn)只留下了沿原來方向傳播的光子。如果我們把所有這些可能的過程都考慮進去，我們就會發(fā)現(xiàn)，從介質(zhì)中逃出來的光子和進入介質(zhì)的光子之間有一個時間差。這個時間差就是由于光子和帶電粒子之間的相互作用造成的。所以，從量子力學的角度看，光在介質(zhì)中變慢了，是因為光子被帶電粒子反復吸收和發(fā)射了。

第三個角度是從相對論出發(fā)。相對論告訴我們，物質(zhì)和能量是可以相互轉(zhuǎn)化的，而且空間和時間也是可以相互變換的。當光進入一種介質(zhì)時，它會把一部分能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)，也就是說，它會產(chǎn)生一些電子-正電子對。這些電子-正電子對會和介質(zhì)中的原子核相互作用，形成一種叫做極化子的東西。這些極化子會和光產(chǎn)生共振，并且放出新的光。

這些新的光和原來的光合在一起，形成了一種叫做極化光的東西。極化光就是一種帶有物質(zhì)性質(zhì)的光，也就是說，它有一個有效的質(zhì)量和電荷。由于極化光有質(zhì)量，所以它不能以真空中的光速傳播，而只能以一個更慢的速度傳播。

編輯：黃飛