Albert Einstein Csodák éve: fényelmélet

részlet John Rigden ‘Einsteinből 1905’:

az 1905-ös márciusi tanulmányban Einstein közvetlenül megtámadta a fizika ortodoxiáját: az ortodoxiát, amely több mint egy évszázadon át nőtt és erősödött; az ortodoxiát, amely alapkőzetkísérleteken és messzemenő elméleteken nyugodott.

1905-ben minden fizikus tudta, mi a fény. Akár a naptól, akár egy izzólámpától, a fényről ismert volt, hogy hullám; Vagyis egyenlő távolságra elhelyezkedő címerek sorozata, amelyeket egyenlő távolságra lévő vályúk választanak el egymástól, ahol a címerek (vagy vályúk) közötti távolság határozta meg a fény színét. Minden tudós minden kétséget kizáróan tudta, hogy a fény egy forrásból származik, egyenletesen és folyamatosan szétterül az összes hozzáférhető térben, és elektromágneses címerekként és vályúkként terjed egyik helyről a másikra. A fényt elektromágneses hullámnak vagy általánosabban elektromágneses sugárzásnak nevezték. 1905-ben a fény hullámtermészete megalapozott, vitathatatlan tény volt.

ezzel az általánosan elfogadott tudással szemben Einstein azt javasolta, hogy a fény nem folytonos hullám, hanem lokalizált részecskékből áll. Ahogy Einstein márciusi tanulmányának bevezetőjében írta: “az itt szemlélendő feltételezés szerint, amikor egy fénysugár egy pontból terjed, az energia nem oszlik el folyamatosan az egyre növekvő terekben, hanem véges számú energiakvantumból áll, amelyek a tér pontjaiban vannak lokalizálva, osztódás nélkül mozognak, és csak egészben abszorbeálhatók vagy generálhatók.”

ezt a mondatot a 20.század fizikusa által írt “legforradalmasabb” mondatnak nevezték.”

Einstein 1905 májusában, mielőtt a papír megjelent volna nyomtatásban, tájékoztatta barátját, Conrad Habichtot, hogy a fény tulajdonságairól szóló hamarosan megjelenő cikk ” nagyon forradalmi.”Modern szempontból Einstein 1905-ös tanulmányai közül legalább három hasonlóan innovatív volt, de Einstein számára 1905-ben csak az “itt figyelembe vett feltételezés” jelentett éles szakítást a bevett hagyományokkal. Abban az időben forradalmi volt, és forradalmi maradt. 1906 júniusában a jövő Nobel-díjas fizikus Max Laue írta Einsteinnek, hogy egyértelműen tagadja Einstein feltételezését:

“amikor az utolsó dolgozatod elején megfogalmazod heurisztikus álláspontodat, hogy a sugárzó energia csak meghatározott véges kvantum formájában nyelhető el és bocsátható ki, nincs ellenvetésem; az összes alkalmazásod is egyetért ezzel a megfogalmazással. Nos, ez nem a vákuumban zajló elektromágneses folyamatok jellemzője, hanem inkább a kibocsátó vagy elnyelő anyagé, ezért a sugárzás nem fénykvantumokból áll, amint azt az első cikked 6.fejezete mondja; inkább csak akkor, ha energiát cserél az anyaggal, úgy viselkedik, mintha ezekből állna.”

Laue nyilvánvalóan hajlandó volt elismerni, hogy az emissziós és abszorpciós folyamatban fénykvantumok is részt vettek, de ezen túl hajthatatlan volt: a fény hullámként, nem pedig kvantumként haladt át a tér vákuumán. Laue nem volt egyedül a hitében. 1905-ben Einstein távozása a fényről szóló szentesített hittől annyira nyugtalanító volt, hogy a fény részecskeelméletét két évtizedig nem fogadták el.