量子力学史话Ⅲ：一颗颠覆经典物理的”能量颗粒“

要想说明爱因斯坦对量子论的推动，就要先从1887年的一个“小发现”说起……

1887年，德国有一位大家耳熟能详的著名物理学家：

海因里希・鲁道夫・赫兹

他为了验证电磁波是存在的，设计了一个巧妙的铜线圈产生电磁波的实验。

然而，在这个实验中，赫兹意外地发现，接受器电极间在紫外线照射下更容易放电，而其他颜色的光却没有这样的效果 — — 或者说没有这样明显的效果。

这在当时的赫兹眼中，是一个更加重大的发现。敏锐的物理学感知力告诉他，这绝不是偶然。那个时候，人们普遍认为，金属板上会有电子跑出来，是因为吸收了照射光的能量。

那么理论来讲，照射到金属板上的光能量越高，也就是光强越强，就应该有更多的电子被释放出来，因为吸收了更多的能量。

但是根据赫兹发现的结果来看，当他用三棱镜把光分开，并用紫色光照射金属板的时候，接收器的火花开始变得明显。而当他用频率低于紫光的光线照射时，他发现不管光有多强，强到能养活八个迪迦，也不能产生刚才的现象。

赫兹无法解释这个现象，于是在1887年（是的，比他验证电磁波的论文还早了一年），他将这个现象写进一篇论文 — — 《紫外线对放电的影响》，并发表在了发表在《物理学年鉴》上。

这便是1900年，英国的开尔文勋爵提到的另一朵乌云：光电效应。

光电效应的发现，开启了物理学研究的新方向，吸引了众多科学家如霍尔瓦克斯、汤姆孙、勒纳德等投身于相关研究，推动了对光与物质相互作用的深入探索。

然而，他们都没能做出合理的解释。

最后，真正给出完美且合理的解释的，还得是我们著名的相对论创始人 — — 阿尔伯特 · 爱因斯坦。

爱因斯坦在1905年发表了解释光电效应的论文，而那个时候，他还是一个26岁的专利局三级技术员。因此，当时的他应该是这样的：

在爱因斯坦之前，大家一直都在努力地探讨，为什么电子吸收能量不和光的能量有关系，而和光的频率有关系？

而爱因斯坦给出了一个全新的理解：

电子吸收能量确实和光的能量有关系，但是光的能量却不和光强有关，而和光的频率有关！

他在普朗克关于能量量子化的论文启发之下，把公式E=hν套用在计算光的能量中去，这里面的E就是能量，而ν就是光的频率。如此可见，光所包含的能量，就是随频率增大而增大！

爱因斯坦还指出，光并不是连绵不断的波，而是一个一个的光量子。这些光量子像一个一个小炸药包一样，不同的频率就是炸药当量不一样。

就像一排摔炮怎么也炸不坏金刚石，而一颗原子弹就可以！

所以，一切都完美地顺了下来：

1905年的爱因斯坦，妥妥是一个鲨疯了的超神选手。在这一年，他连续发表了五篇论文：

在后续的内容中，小编将会单独设定一个专栏，来讲述爱因斯坦光辉灿烂的1905年。

但在本文中，就不过多赘述他的这几篇论文啦！

然而令大家没有想到的是，爱因斯坦虽然完美地运用普朗克的量子假说解释了光电效应，也成为了普朗克“能量量子说”第一个有力的证据，可普朗克却并不表示同意爱因斯坦这篇论文的内容。

其实普朗克只是反对爱因斯坦的部分观点。他认为，是光在传递能量的过程中，能量是一份一份、量子化传递的。而爱因斯坦给出的解释中，把光直接解释成了量子，这让普朗克难以接受 — — 因为当时，绝大多数人都认为光是一种波动。

但普朗克海纳百川！他贵为《物理学年鉴》的主编，在看完爱因斯坦这篇论文后，却仍然同意发表在杂志上，连同爱因斯坦提出相对论、解释布朗运动的论文一起。

不过在证实能量量子论的路上，如果只有爱因斯坦的这一篇论文，还是比较“孤掌难鸣”的，普朗克的量子学说根本立不住。而下一个为他正名的事迹，则是在1913年，另一个颠覆性的发现……