愛因斯坦的光子假說

1905 年，他的「奇蹟之年」，愛因斯坦提出：光本身——而不僅僅是發出光的那些振子——是由離散的能量小包構成的，每一個攜帶 E = hf。普朗克只量子化了發射與吸收這一行為，並指望光仍是連續的波；愛因斯坦邁出了遠為大膽的一步，賦予量子一個真實、獨立的存在，使之成為一個光的粒子。他稱它們為光量子；今天我們稱之為光子。

憑藉這一個假設，光電效應那些令人困惑的特徵便化為常識。一個光子撞上一個電子，並一舉交出它全部的能量 hf。這能量的一部分把電子從金屬裡解放出來；其餘的成為它的動能。這立刻預言了為何存在閾值頻率，為何電子能量隨頻率而非亮度增長，以及為何更亮的光只意味著更多被打出的電子。

愛因斯坦的預言 K_max = hf − W，是一條等待檢驗的、乾淨的直線。羅伯特·密立根本不喜歡這個想法，動手要推翻它，結果反而在 1915 年前後把它漂亮地證實了。正是為了這項工作，而非相對論，愛因斯坦獲得了 1921 年的諾貝爾獎——這提醒我們，量子革命既有熱切的助產士，也有同樣多勉強的助產士。