Albert Einsteins år for mirakler: Lysteori

uddrag fra John Rigdens ‘Einstein 1905’:

i Marts papir af 1905 udfordrede Einstein direkte fysikens ortodoksi: ortodoksi, der var vokset og styrket i over et århundrede; ortodoksi, der hvilede på grundfjeldseksperiment og vidtrækkende teori.

alle fysikere i 1905 vidste, hvad lys var. Uanset om det er fra solen eller en glødelampe, lys var kendt for at være en bølge; det vil sige en række kamme med lige afstand adskilt af trug med lige afstand, hvor afstanden mellem kammen (eller trugene) bestemte lysets farve. Alle videnskabsmænd vidste uden tvivl, at lys stammer fra en kilde, spredte sig jævnt og kontinuerligt gennem alt det rum, der var tilgængeligt for det, og formerede sig fra sted til sted som elektromagnetiske Kamme og trug. Lys blev kaldt en elektromagnetisk bølge eller mere generelt elektromagnetisk stråling. I 1905 var lysets bølge natur en etableret, ubestridelig kendsgerning.

i lyset af denne universelt holdte viden foreslog Einstein, at lys ikke var en kontinuerlig bølge, men bestod af lokaliserede partikler. Som Einstein skrev i indledningen til sit Marts-papir, “ifølge den antagelse, der skal overvejes her, når en lysstråle spreder sig fra et punkt, fordeles energien ikke kontinuerligt over stadigt stigende rum, men består af et begrænset antal energikvanta, der er lokaliseret i punkter i rummet, bevæger sig uden at dele sig og kan kun absorberes eller genereres som en helhed.”

denne sætning er blevet kaldt ” den mest ‘revolutionære’ sætning skrevet af en fysiker fra det 20.århundrede.”

Einstein forventede virkningen af sit papir, i maj 1905, før papiret dukkede op på tryk, informerede han sin ven Conrad Habicht om, at et kommende papir om lysets egenskaber var “meget revolutionerende.”Fra et moderne perspektiv var mindst tre af Einsteins 1905-papirer tilsvarende innovative, men for Einstein i 1905 var det kun den “antagelse, der betragtes her”, der repræsenterede et skarpt brud med den etablerede tradition. Det var revolutionerende på det tidspunkt, og det forblev revolutionerende. I Juni 1906 skrev den fremtidige Nobelprisvindende fysiker maks Laue til Einstein utvetydigt at benægte Einsteins antagelse:

“når du i begyndelsen af dit sidste papir formulerer dit heuristiske synspunkt om, at strålingsenergi kun kan absorberes og udsendes i specifikke endelige kvanta, har jeg ingen indvendinger at gøre; alle dine applikationer er også enige i denne formulering. Nu er dette ikke et kendetegn ved elektromagnetiske processer i vakuum, men snarere for det emitterende eller absorberende stof, og derfor består stråling ikke af lyskvanta, som det står i s.6 i dit første papir; det er snarere kun, når det udveksler energi med Stof, at det opfører sig som om det bestod af dem.”

Laue var tilsyneladende villig til at indrømme, at lyskvanta i emissions-og absorptionsprocessen var involveret, men ud over det var han fast: lys rejste gennem rumets vakuum som en bølge, ikke som kvanta. Laue var ikke alene i sin tro. I 1905 var størrelsen af Einsteins afgang fra den sanktionerede tro på lys så foruroligende, at hans partikelteori om lys ikke blev accepteret i to årtier.