白天将光装进袋子里，晚上打开怎么不见了？它到哪里去了？

这是本是一个常识的问题，过去就讨论过，许多人还是一直闹不明白。其实许多人都知道，不管用什么容器也装不住光，但这个问题的实质就是：光为什么装不住呢？

理论上，可以像装水一样把光也装起来

如果装水的容器能够做到滴水不漏，那这水就可以永远保留。就像有人藏在地窖里的酒，过了50年，那瓶酒还在那，而且越来越香醇。

不过酒又并非完全是水，而是水和乙醇的混合物，乙醇挥发升华比水大多了，因此要求容器密封度就更高，但存久了，再密封的坛子也会跑掉一些。

理论上如果有一个光子都不漏的容器，将光装在这样的容器里，就可以永久保存。不过光可不比水，也不比酒精，其又小又轻逃跑的速度又快，要找到能够装光的容器就不可能像装水那么容易了。

那么，我们这个世界上存在“滴光不漏”地装住光的容器吗，我们耐心地看下去就知道了。

光的基本性质

光是我们日常眼睛可以看到一切的媒介，也是一个物理学名词。没有光，我们的眼睛就白长了，就成了睁眼瞎。光的本质是一种处于特定频段的光子流，光源之所以发出光，是因为其电子获得额外能量，以波的形式释放能量。

光具有波粒二象性，即它即是粒子，也就是光量子，统计学意义上又是以波的方式运动，就是大量光子运动呈现出波的状态。光没有静止质量，静质量为零，但有能量、动量、动质量。根据爱因斯坦质能方程，可以计算出光子的动质量。

质能方程可推导光子动质量：E=mc^2=hv；由此光子动质量m=(hv)/c^2。这里的m为光子质量上限，h表示普朗克常量（h≈6.626*10^-34J·s或4.136*10^-15 eV·s），v表示任意电磁波的频率，c为光速。就是说光子频率越高，其质量越大。

光子一出生就不会停住，而是以每秒约30万千米的速度运动（真空光速）；光子的体积上没有定论，但可以认为是已知世界最小的，大于普朗克尺度（1.6*10^-35m）；光子是四大基本力中电磁相互作用力的媒介，也就是说电磁力是依靠光子来传播的。

光子可以与任何参与电磁作用力的物质发生作用，通过与各种物质交互作用后发生吸收、反射、折射、衍射，我们才能够发现各种各样的物体，以及这些物体的颜色。目前唯一不发生作用的就是暗物质，因此迄今人们无法知道暗物质是什么样子。

光其实就是电磁波，包括无线电波（长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等等，它们都是依靠光子为传播媒介，因此都是光在不同波段和频率的表现。而我们今天讨论的光，主要是指可见光，就是我们肉眼能够看到的光，波段约在380nm~780nm之间。

什么“罐子”能够装住光？

根据光和光子的性质，我们就可以推断出要装住光而又不“贪污”材料，需要具备以下几个性质：不带电、不吸收光子、极度密封。要做到这几点，这个容器就必须用非我们认知的物质制造，而且这种物质要对光反射率达到100%，密封度要不能漏掉1个光子。

这种材料在我们世界是不存在的。因为所有我们认识的物质都是由原子组成，而原子都由带正电的质子和带负电的电子组成，光子都能够与这些物质发生作用，所以“贪污”现象是不可避免的。

简单地说，这个容器只需要做到两点，一是找到或制造出全反射的物质；二是用这种物质做成一个没有任何隙缝的容器。可惜这两点也做不到。

而朋友们用所谓袋子装住光就更是把问题想得太简单了。你是用什么袋子呢？牛皮袋还是面粉布袋？或者是反光塑料袋？这类袋子一接触光，光子就都与组成袋子的带电粒子发生作用，转化为能量了。因此袋子对着太阳晒，就会发热。

几种高反射率材料

理论上没有对光或辐射100%吸收或反射的物质，也就是说任何物体（除了黑洞）都不可能将光全部“贪污”掉。在宇宙空间，除了黑洞，天体物质都会反射光，而光源就是恒星。我们地球的反射率约为35%，月球反射率约58%，金星、火星、木星都有很强的反射率，因此，皎洁的月光才会千里共婵娟，我们才能够看到那些本来不发光的行星。

反射有漫反射和镜面反射之分。所谓漫反射就是一个物体表面不规则，凹凸不平很粗糙，这样光照射在上面反射方向就分散了，因此在一个角度看到的光就没有镜面反射的亮，但同样材料的漫反射和镜面反射总反射率是一致的。

人眼分辨物体，主要依赖于漫反射，不同的漫反射才让不同的物体显出原形，如果完全是镜面反射，就难以分辨这个物体的样子。反射率越高，被吸收得就越小，光就能够越久时间保留。

在常见金属中，根据不同波段的光，反射率最高的是银，反射率可达98~99%；其次是铜，可达60~98%；再次是金，可达47~98%；再就是铝，可达86~92%。其中银和铝对可见光全波段反射最均衡，因此一般制作镜面涂料都采用银或铝。

家庭常用的镜子一般是用铝作为反光材料，由于玻璃加工工艺以及铝的纯度都不可能做到完美，再加上玻璃透射率约90%，日常镜子反射面都在玻璃后面，这样光通过玻璃一进一出就损失了20%，即便全部反射回来也只留下80%了。

因此常用的镜子反射率只能在75~85%之间；而用于望远镜以及高科技行业的镜面会采用银为反光材料，且不通过玻璃透射，加工工艺精度更高，这样反射能力可达95%以上，顶级科研仪器反光能力可达98%以上。

世界最高反射率的镜面

据报道，美国加州大学伯克利分校一个科学家团队，研发了一种纳米镜子，这种镜子已经不用银作为反射面了，而是采用一种厚度只有0.23μm的高科技纳米材料，其反射率可达99.9%。

美国麻省理工学院一个科学家团队也曾在《自然》杂志发表论文，宣称创造了一种“完美镜子”，其反射率接近100%，而过去主流太阳光伏发电的反射镜反射率只在94%左右，如果用这种“完美镜子”，可以大大增加发电能力。

但这种镜子接近100%的反射率有多接近呢？而伯克利团队研究的99.9%反射率的报道还在其后，大概还没有达到这个指标吧。问题是即便有这么高反射率的镜子，人们又如何做成一个无隙缝的容器，又如何能够将光装进去呢？

也就是说，即便做成一个完美的容器，你要装进去的光怎么进去呢？又怎么能够观测呢？因为一旦你能够观测里面的光子，就说明它跑到你眼睛里了，就有损失了，这个容器就“漏了”。

假设1个最高反射率无隙缝容器装上光

我们假定用具有100%反射率的材料，制作成一个无隙缝完美的密封容器（注意，不是口袋），然后无损失地注射一束光进去，里面的光无论怎么碰撞都无法吸收也无法逃逸，这样，容器的光就可以保存在那里了。

但这只是美好的愿望，世界上没有这么完美的事情，如果有哪位高手能够设想出这个装置，哪怕是思维实验，我想他也将得到诺贝尔大奖。

为了满足一些朋友的想象，现在我们假设有这么个无隙缝容器，又可以无损失地装进一束光，容器内壁反射率能够达到99.99%，我们简单计算一下，这束光能够在容器里装住多久呢？

假定这个容器内径为1米，我们现在来装太阳光1秒钟。已知太阳垂直照射地球的辐射能σ=1.4×10^3 J/(s·m^2)，可见光所占的能量η=45%，可见光的波长约380nm~780nm，根据单光子能量=hc/λ（λ为波长），可得出1个可见光子能量在2.55 *10^-19 ～ 5.23*10^-19 J。

我们折中一下，按平均能量3.89*10^-19J计算，每平方米接受太阳光垂直照射1秒，有可见光光子约1.6*10^21个，即使这个容器六面都得到同样的直射光子，加起来也就约9.7*10^21个。

这97万亿亿个光子能保存多久呢？

光速每秒30万千米，那么忽略可能的折射，按照垂直方向反射，每秒钟就在这个距离1米的内壁反射了3亿次。按每次损失0.01%计算，只要反射5000次，这个容器里的光子就只剩下不到1.5个了，反射5100次，理论上就只剩下半个光子了。而光子是不可能有半个的，因此实际上就没有光子了。

5000次反射需要多久？也就是1/60000秒。就是说，即便是密封度完美的一个球体，反射率达到99.99%，把97万亿亿个光子装进去，六万分之一秒后，这些光子就一个不剩了。六万分之一秒是什么概念，人的眼睛是无法分辨的。

何况白天用一个四面漏风的袋子去装光，过了若干小时，打开袋子还想看到光在里面荡漾，这种情况只有做春秋大梦才有可能实现。

不过现在的太阳能电池，就是白天把太阳能储存起来，转换成电能，晚上就可以放出光来。这种“捉光”方式就比用容器装光容易多了。谢谢阅读，欢迎讨论。

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