L’anno dei miracoli di Albert Einstein :Teoria della luce

Estratto da ‘Einstein’ di John Rigden 1905′:

Nel documento di marzo del 1905, Einstein sfidò direttamente l’ortodossia della fisica: l’ortodossia che era cresciuta e rafforzata per oltre un secolo; l’ortodossia che si basava sull’esperimento di bedrock e sulla teoria di vasta portata.

Tutti i fisici nel 1905 sapevano cosa fosse la luce. Sia dal Sole o da una lampadina a incandescenza, la luce era nota per essere un’onda; cioè, una successione di creste equidistanti separate da depressioni equidistanti in cui la distanza tra le creste (o le depressioni) determinava il colore della luce. Tutti gli scienziati sapevano, senza dubbio, che la luce proveniva da una sorgente, si diffondeva in modo uniforme e continuo attraverso tutto lo spazio ad essa accessibile e si propagava da un luogo all’altro come creste e depressioni elettromagnetiche. La luce era chiamata onda elettromagnetica o, più in generale, radiazione elettromagnetica. Nel 1905, la natura ondulatoria della luce era un fatto stabilito e incontrovertibile.

Di fronte a questa conoscenza universalmente riconosciuta, Einstein propose che la luce non fosse un’onda continua, ma consistesse in particelle localizzate. Come Einstein scrisse nell’introduzione al suo articolo di marzo, ” Secondo l’ipotesi da contemplare qui, quando un raggio di luce si diffonde da un punto, l’energia non è distribuita continuamente su spazi sempre crescenti, ma consiste in un numero finito di quanti di energia che sono localizzati in punti nello spazio, si muovono senza dividersi e possono essere assorbiti o generati solo nel loro insieme.”

Questa frase è stata definita “la frase più ‘rivoluzionaria’ scritta da un fisico del 20 ° secolo.”

Einstein anticipò l’impatto della sua carta, Nel maggio 1905, prima che la carta apparisse in stampa, informò il suo amico Conrad Habicht che una prossima carta sulle proprietà della luce era “molto rivoluzionaria.”Da una prospettiva moderna, almeno tre dei documenti di Einstein del 1905 erano altrettanto innovativi, ma per Einstein nel 1905, era solo l’ “ipotesi considerata qui” che rappresentava una rottura netta con la tradizione consolidata. Era rivoluzionario all’epoca ed è rimasto rivoluzionario. Nel giugno 1906, il futuro fisico premio Nobel Max Laue scrisse a Einstein negando inequivocabilmente l’ipotesi di Einstein:

“Quando, all’inizio del vostro ultimo articolo, formulate il vostro punto di vista euristico secondo cui l’energia radiante può essere assorbita ed emessa solo in specifici quanti finiti, non ho obiezioni da fare; tutte le vostre applicazioni concordano anche con questa formulazione. Ora, questa non è una caratteristica dei processi elettromagnetici nel vuoto, ma piuttosto della materia che emette o assorbe, e quindi la radiazione non consiste in quanti di luce come dice in s. 6 del tuo primo articolo; piuttosto, è solo quando scambia energia con la materia che si comporta come se fosse composta da loro.”

Laue era apparentemente disposto a riconoscere che nel processo di emissione e assorbimento i quanti di luce erano coinvolti, ma oltre a ciò, era irremovibile: la luce viaggiava attraverso il vuoto dello spazio come un’onda, non come quanti. Laue non era solo nella sua fede. Nel 1905, la grandezza della partenza di Einstein dalla credenza sanzionata sulla luce era così inquietante che la sua teoria delle particelle della luce non fu accettata per due decenni.