光是一道提问，颜色是它的回答
白光，比如阳光，是各种颜色一齐调和而成的——红、橙、黄，一路到紫。当这光落在一件物体上，调和里的每一种颜色都可能遭遇三种命运：被吸收掉、被弹回来（反射），或被放过去（透射）。你最终看到的颜色，就是劫后余生的那一种。一片叶子看上去是绿的，是因为它喝下了红光和蓝光，把绿光抛回你的眼睛。
所以颜色从来都不是单单*在*光里，也不是单单*在*物体里。它是光与物体之间一场谈判留下的记录。要理解任何一种颜色，我们只需问：这种材料的电子答应吸收了哪些颜色，又拒绝了哪些？一切都从这一个问题里流淌出来。
为何玻璃透明，宝石却发出光彩
一个电子要想吸下一份光，前提是有一级更高的能量台阶正等着它跳上去。在像纯净玻璃这样透明的绝缘体里，电子被锁在各自的座位上，而最近的那级空台阶高高在上——隔着一道宽宽的能隙。可见光所携带的能量，根本不够它跨过去。于是电子原封不动地把光打发走，光便径直穿了过去。正是这份「拒绝吸收」，使玻璃透明。
现在想象一种能隙更窄的半导体。这里要跳的台阶更矮，于是某些颜色的光*确实*正好携带着足以把电子托过去的能量。这些颜色便被喝掉，其余的或透过、或弹回。能隙的大小，调出了颜色：能隙正好卡在紫光边缘时，只吸收能量最高的紫光，看上去微微泛黄；能隙再宽一些，便吸收不了任何可见光，保持透明；而窄能隙则吞掉可见光里的大半，看上去发暗。一种材料的颜色，是它光吸收的直接读数，而光吸收又是它能隙的直接读数。
红宝石在这上头玩了一个美丽的花样。它大体上是透明的晶体，但掺进去的少量铬原子，添上了一套私有的能量台阶，恰好吸收绿光和黄绿光，却放深红光过去。喝掉绿、放过红——于是这颗石头便发出那著名的、温暖的红光。绝大多数艳丽的宝石与染料的颜色，正是如此：几个特殊的原子，带着位置摆得恰到好处、专吃某些颜色的能量台阶。
金属为何闪亮——金子又为何是黄的
金属玩的是另一套游戏。它的电子海可以自由晃荡，没有什么能隙要跳。于是当一道光波到来，这片海便随着它前后摇摆、与之同步，再把光原样辐射回去。金属便像一面近乎完美的镜子——这「弹回」就是它高高的反射率，也正是为什么抛光的银、钢、铝对所有颜色都明亮如镜，因而看上去是银白色。
可金子和铜并不是银白的——它们是暖色的。原因藏在一处微妙的量子细节里：在金里，来自更深一层、已被填满的电子，能吸收高能量的蓝光和紫光，从而跃入电子海。于是金子悄悄吃掉光谱里蓝的那一端，反射出来的主要是红、橙、黄。一面会吞掉蓝光的镜子，反射出来的必然是金色。婚戒的那抹黄，正是金子那一套独特电子能量的指纹。
弯折光、放慢光
吸收并不是故事的全部。即便一种材料放光通过，它也会让光慢下来。光在玻璃或水里爬行，比在真空里慢，因为内部的电子会被它带动而摇摆，温和地拖拽这道路过的波。一种材料把光放慢了多少，由它的折射率来概括——折射率越高，光被拖得越厉害。
当光斜着进入一种材料、慢下来时，它会弯折——就像一根吸管在水面处看起来折断了一样。正是这种弯折，让透镜得以聚焦、让棱镜把白光扇成一道彩虹、让钻石迸出点点彩色火花。不同颜色被放慢的幅度略有差异，这正是棱镜能把它们分开的原因。折射率与吸收合在一起——一道波在物质内部的全部作为——就是一种材料如何对待光的完整说明。
凭颜色读懂这个世界
- 宽能隙的绝缘体（玻璃）：可见光无法被吸收，于是穿过——材料透明。
- 中等能隙的半导体，或一点特殊原子：某些颜色被吃掉，其余反射——一种确定的颜色便显现。
- 金属：自由的电子海把几乎全部的光弹回——明亮如镜。
正因如此，「把光照在材料上、读出它吸收了哪些颜色」，是我们在完全不触碰物质的情况下研究它的最有力手段之一。被吸收颜色的图样，是这种材料能量台阶的一张条形码——它告诉我们某种半导体能隙的大小、一块晶体里潜伏着什么杂质，甚至一千光年外一颗恒星的化学成分。颜色，就是数据。
我们一直把光当作电子一份一份地吸收或弹回的东西。但电子是一群，而一群东西可以以出人意料的方式*一齐*行动。在最后一篇里，我们将见到其中两个集体把戏——整片整片的电子之洋如同一体地晃荡，以及捕住光、与一位伙伴结成对的电子。它们带来的颜色与行为，是任何单个电子都做不到的。