Albert Einsteins jaar van Wonderen: Lichttheorie

uittreksel uit John Rigden ‘ s ‘Einstein 1905’:

in de March paper van 1905, Einstein direct uitgedaagd de orthodoxie van de fysica: orthodoxie die was gegroeid en versterkt voor meer dan een eeuw; orthodoxie die rustte op gesteente experiment en verreikende theorie.

alle natuurkundigen in 1905 wisten wat licht was. Of het nu van de zon of een gloeilamp, licht was bekend als een golf; dat wil zeggen, een opeenvolging van gelijk verdeelde kammen gescheiden door gelijk verdeelde troggen waar de afstand tussen de kammen (of de troggen) bepaald de kleur van het licht. Alle wetenschappers wisten, zonder twijfel, dat licht afkomstig was van een bron, gelijkmatig en continu verspreid door alle ruimte toegankelijk voor het, en verspreidde zich van plaats tot plaats als elektromagnetische toppen en troggen. Licht werd een elektromagnetische golf of, meer in het algemeen, elektromagnetische straling genoemd. In 1905 was de golfaard van licht een vaststaand, onweerlegbaar feit.

in het licht van deze universele kennis, stelde Einstein voor dat licht geen continue golf was, maar bestond uit gelokaliseerde deeltjes. Zoals Einstein schreef in de inleiding van zijn March paper, ” volgens de aanname die hier moet worden overwogen, wanneer een lichtstraal zich verspreidt vanaf een punt, wordt de energie niet continu verdeeld over steeds toenemende ruimten, maar bestaat uit een eindig aantal energiequanta die gelokaliseerd zijn in punten in de ruimte, bewegen zonder te delen, en kan worden geabsorbeerd of alleen gegenereerd als een geheel.”

deze zin is “de meest ‘revolutionaire’ zin geschreven door een natuurkundige van de 20e eeuw.”

Einstein anticipeerde op de impact van zijn paper, in mei 1905, voordat het papier verscheen in druk, hij vertelde zijn vriend Conrad Habicht dat een aanstaande paper over de eigenschappen van licht was “zeer revolutionair.”Vanuit een modern perspectief waren minstens drie van Einsteins artikelen uit 1905 even innovatief, maar voor Einstein in 1905 was het alleen de “veronderstelling die hier wordt overwogen” die een scherpe breuk met gevestigde traditie vertegenwoordigde. Het was revolutionair in die tijd en het bleef revolutionair. In juni 1906, de toekomstige Nobelprijswinnaar fysicus Max Laue schreef aan Einstein ondubbelzinnig ontkennen Einstein ‘ s veronderstelling:

“wanneer u aan het begin van uw laatste verhandeling uw heuristische standpunt formuleert dat stralingsenergie alleen in specifieke eindige kwanta kan worden geabsorbeerd en uitgestraald, heb ik geen bezwaar; al uw toepassingen zijn het ook eens met deze formulering. Nu, dit is geen kenmerk van elektromagnetische processen in vacuüm, maar eerder van de emitterende of absorberende materie, en dus bestaat straling niet uit lichtkwanta zoals het zegt in s. 6 van je eerste paper; integendeel, het is alleen wanneer het energie uitwisselt met materie dat het zich gedraagt alsof het uit hen bestaat.”

Laue was blijkbaar bereid om toe te geven dat in het emissie-en absorptieproces lichtkwanta betrokken waren, maar verder was hij onvermurwbaar: licht reisde door het vacuüm van de ruimte als een golf, niet als quanta. Laue was niet alleen in zijn geloof. In 1905 was de omvang van Einsteins vertrek uit het gesanctioneerde Geloof Over licht zo verontrustend dat zijn deeltjestheorie van licht twee decennia lang niet werd geaccepteerd.