2.2　解光电效应，一鸣便惊人

厚积薄发，一鸣惊人！爱因斯坦在他的奇迹年——1905年，终于突然迸发出天才伟人的耀眼光辉。那一年，他接连发表了4篇论文，篇篇逆天，篇篇惊人，篇篇伟大，篇篇都是里程碑。

一解光电之效应，开继量子天地；

二算布朗的运动，发展随机统计；

三建狭义相对论，时空合为一体；

四立质能间关系，揭示深层原理。

下面说说与量子论有关的光电效应。1887年，德国物理学家海因里希·赫兹发现，紫外线照到金属电极上，会产生电火花，后人称之为光电效应。

根据当时被物理学界接受的“光的电磁波理论”，光是连续的电磁波。因此，光电效应中产生的光电子的能量，应该与光波的强度有关。但是，在1902年，菲利普·莱纳德做了一个非常重要的实验。他首先利用真空管里的光，在某种材料表面打出光电子，然后用一个非常简单的电路来测量光电子的能量。从实验结果，他惊奇地发现光电子的能量和光的强度毫无关系，只与频率有关。

也就是说，与普朗克当初研究的黑体辐射问题有些类似，光电效应的实验结果令物理学家们困惑。

不过，很快地，1905年6月，爱因斯坦发表了他的重磅论文《关于光的产生和转化的一个启示性的观点》，成功地解释了光电效应^[2]（图2-1）。

图2-1　爱因斯坦（1905年）及其光电效应方程

爱因斯坦在这篇论文中，做了一个与普朗克解决黑体问题时类似的假定：假设电磁场能量本身就是量子化的，频率为ν的电磁场的能量的最小单位是hν。这儿的h，就是普朗克解决黑体辐射问题时使用的普朗克常数，爱因斯坦将这种一份一份的电磁能量称为“光量子”，也就是后来被人们所说的“光子”。

利用爱因斯坦的光量子能量关系式，就很容易正确地解释莱纳德发现的光电效应规律了。在同一年，爱因斯坦又接连发表了他的另外3篇论文，包括一篇狭义相对论的。

同为德国人的普朗克，当然注意到了这位物理界的年轻明星。不过，当时的普朗克仍然为自己释放的量子妖精而耿耿于怀，他还在努力，试图把量子化假设回归于经典物理的框架中。所以，他最为推崇的是爱因斯坦的狭义相对论，而不是光电效应解释。

并且，普朗克自己也对狭义相对论的完成做出了重要的贡献。由于普朗克当时在物理界的影响力，相对论很快在德国得到认可。同时，普朗克也积极热心地向各个大学和研究所推荐爱因斯坦，以帮助他得到一份教职。他将爱因斯坦称为“20世纪的哥白尼”。

对爱因斯坦的光量子假说，普朗克则持那么一点点反对态度，因为他并不准备放弃麦克斯韦的电动力学，他顽固地坚信光是连续的波动，不是一颗一颗的粒子。普朗克如此驳斥爱因斯坦：

“君之光量子一说，使物理学理论倒退了非数十年，而是数百年矣！惠更斯早已提出光为连续波动而非牛顿所言之微粒也！”

爱因斯坦的经历，也许能给我们一点启迪：何谓天赋？需要谨慎定义之。表面看起来不言不语、发育迟缓的“笨”孩子，没准儿是个隐藏的天才哦！可谓“大音稀声，大象无形”也。况且，人生一世成功与否，在于“六分努力，三分天赋，一分还靠贵人来相助”。