光子作为电磁场的量子（photon）

光感觉起来平滑连续，像水龙头里流出的水。但把水龙头拧到足够小，水流就会断成一颗颗水滴。光也是如此：把光调到足够暗，你会发现它以不可再分的能量小团的形式到达。每一团就是一个光子——给定颜色的光所能拥有的最小份量。你不可能拥有半个红光光子；你只能得到一个、两个，或者一个也没有。

单个光子的能量完全由它的频率（颜色）决定：频率越高的光，例如紫外线或X射线，每个光子携带的能量就比红光、红外线等低频光更多。这一关系是 E = hf，其中 f 是频率，h 是普朗克常数。这就是为什么紫外线会晒伤皮肤，而同样亮度的红光不会：起作用的不是总亮度，而是每一个能量包各自的能量。爱因斯坦正是用这个想法解释了光电效应——只有当每个光子的能量足够时，光才能把电子从金属中打出来。

在现代粒子物理中，光子不只是一包光：它是充满整个空间的电磁场的量子，即最小的激发。我们看到的那种以涟漪形式呈现为光的场，同样也承载着电力和磁力，而光子正是承担这种传递的粒子。光子没有质量、没有电荷，永远以光速运动，是标准模型中电磁相互作用的力载体。它是那个深刻思想——每一种基本力都有自己的场，每一个场都有自己的粒子——最简单也最被透彻理解的例子。