Albert Einsteinin ihmeiden vuosi: Valoteoria

ote John Rigdenin teoksesta ”Einstein 1905′:

vuoden 1905 maaliskuun paperissa Einstein haastoi suoraan fysiikan oikeaoppisuuden: puhdasoppisuuden, joka oli kasvanut ja vahvistunut yli vuosisadan ajan; oikeaoppisuuden, joka nojasi kallioperän kokeeseen ja kauaskantoiseen teoriaan.

kaikki vuoden 1905 fyysikot tiesivät, mitä valo on. Oli valo peräisin auringosta tai hehkulampusta, valon tiedettiin olevan Aalto; toisin sanoen peräkkäin tasavälein harjat erotettu tasavälein kaukalot jossa etäisyys crests (tai kaukalot) määritti valon värin. Kaikki tiedemiehet tiesivät epäilemättä, että valo sai alkunsa jostakin lähteestä, levittäytyi tasaisesti ja yhtäjaksoisesti koko siihen käytettävissä olevaan tilaan ja levisi paikasta toiseen sähkömagneettisina harjoina ja kaukaloina. Valoa kutsuttiin sähkömagneettiseksi aalloksi tai yleisemmin sähkömagneettiseksi säteilyksi. Vuonna 1905 valon aaltoluonne oli vakiintunut, kiistämätön tosiasia.

tämän yleisesti hallussa olevan tiedon edessä Einstein esitti, että valo ei ollut jatkuvaa aaltoa, vaan se koostui paikallisista hiukkasista. Kuten Einstein kirjoitti maaliskuun tutkielmansa johdannossa, ” tässä pohdittavan olettamuksen mukaan, kun valonsäde leviää pisteestä, energia ei jakaudu jatkuvasti alati kasvavien avaruuksien yli, vaan koostuu äärellisestä määrästä energiakvanttia, jotka ovat lokalisoituneet avaruuden pisteisiin, liikkuvat jakamatta ja voivat absorboitua tai syntyä vain kokonaisuutena.”

tätä lausetta on sanottu 1900-luvun fyysikon kirjoittamaksi ”vallankumouksellisimmaksi” lauseeksi.”

Einstein ennakoi paperin vaikutusta, toukokuussa 1905, ennen kuin paperi ilmestyi painettuna, hän ilmoitti ystävälleen Conrad Habicht, että tuleva paperi valon ominaisuuksista oli ” hyvin vallankumouksellinen.”Nykyaikaisesta näkökulmasta ainakin kolme Einsteinin vuoden 1905 tutkielmaa olivat yhtä innovatiivisia, mutta Einsteinille vuonna 1905 vasta ”olettamus, jota tässä tarkastellaan”, edusti jyrkkää irtiottoa vakiintuneesta perinteestä. Se oli tuolloin vallankumouksellinen ja pysyi vallankumouksellisena. Kesäkuussa 1906 tuleva Nobel-palkittu fyysikko Max Laue kirjoitti Einsteinille kiistäen yksiselitteisesti Einsteinin olettamuksen:

”kun viimeisen tutkielmanne alussa muotoilette heuristisen näkemyksenne siitä, että säteilyenergia voi absorboitua ja säteilyä vain tietyssä äärellisessä kvantissa, minulla ei ole mitään sitä vastaan, että kaikki hakemuksenne ovat samaa mieltä tästä muotoilusta. Nyt, tämä ei ole ominaisuus sähkömagneettisten prosessien tyhjiössä, vaan emittoiva tai imevää ainetta, ja siksi säteily ei koostu valon quanta, kuten se sanoo s. 6 ensimmäisen paperin; sen sijaan vasta vaihtaessaan energiaa aineen kanssa se käyttäytyy ikään kuin se koostuisi niistä.”

Laue oli ilmeisesti halukas myöntämään, että emissio-ja absorptioprosessissa oli mukana valo-quanta, mutta sen lisäksi hän oli järkkymätön: valo kulki avaruuden tyhjiön läpi aaltona, ei quantana. Laue ei ollut uskossaan yksin. Vuonna 1905 Einsteinin poikkeaminen valoon liittyvästä uskosta oli niin hämmentävää, ettei hänen valohiukkasteoriaansa hyväksytty kahteen vuosikymmeneen.