2、艰难起步
普朗克的黑体辐射公式取得了巨大的成功，被越来越多的实验证实。但普朗克的量子hν，却并没有引起特别多关注。当时的物理学家，包括普朗克自己，都没有意识到量子力学的大门已经被推开，更没有想到量子力学的风暴将在今后的二十多年里席卷整个物理学界，彻底改变人们对自然的认识。普朗克在接下来的几年里，不是试图去推广和发展他的“量子”，而是努力为它寻找一个经典的解释。这当然是徒劳，以至于后来普朗克在量子理论的进一步发展中不再有任何实质贡献。但是这样伟大的结果不可能被完全忽视。洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928)从1903年开始关注这个问题，他的结论是普朗克的量子和经典理论是无法调和的。由于洛伦兹在当时物理学界的重要地位，普朗克的量子开始引起更多物理学家的关注，但依然被绝大多数物理学家忽视。
这些发展引起了瑞士伯尔尼专利局一个年轻职员的关注，他叫爱因斯坦(Albert Einstein, 1879-1955)。此人天赋异禀，具有一双洞穿世俗的眼睛，总能透过大家熟知的公式看到崭新的物理。我们回顾一下普朗克的黑体辐射公式。当频率很大时，即hν>>kBT，我们近似地有ehν/kBT>>1。所以我们可以忽略分母中的1得到
这就是前面提及的维恩的黑体辐射公式。我们注意到这个公式里含有普朗克常数h。现代物理学家都知道，如果一个公式里含有普朗克常数h，那这个公式一定描述了某个量子现象或过程。维恩于1896年首次推导出这个公式，后来普朗克又重新推导了这个公式。但是在近10年的时间里，没有人看出了隐藏在这个著名公式后的量子物理。
1905年，爱因斯坦看透了这个为人熟知的公式，发现了它后面隐藏的量子。通过和经典气体的熵类比，爱因斯坦发现黑体辐射可以看作是一种特殊的由“光子”构成的气体，每个光子的能量是hν。在1905年发表的这篇论文里 [Ann. Phys. 17(1905)132]，爱因斯坦没有使用 “光子” 这个词，用的是能量量子(energy quantum)或光量子(light quantum)。但他明确地意识到了光具有粒子的性质。相对普朗克的理解，爱因斯坦显然往前迈了一大步。在这篇论文里，爱因斯坦开门见山地指出：粒子和波的行为有本质的不同，光虽然被广泛认为是一种波，但在很多现象里，比如黑体辐射、荧光、和光致阴极辐射，光的行为更像粒子。他说自己这篇论文的目的就是阐述这种理解并给出这种理解的事实基础。在这篇论文后半部分，爱因斯坦利用光量子的概念轻松地解释了光电效应–当这些“光子”和金属中的电子碰撞时，要不全部被吸收，要不完全不被吸收–并基此给出了描述光电效应的公式。1921年爱因斯坦因为这个光电效应的工作获得诺贝尔奖。在1905年，爱因斯坦还提出了狭义相对论。但在和朋友的通信里，他把他的光子理论描述为“革命性的”，而不是他的相对论。因为在当时的物理学界，所有的人都认为光不是粒子，而是一种波–按照麦克斯韦方程振动和传播的电磁波。
同样是面对“量子”，普朗克、洛伦兹和爱因斯坦的态度截然不同。普朗克有些不情愿，认为这只是自己推导过程不得不临时借用的一个小技巧，在某个改进的推导方法里，“量子”会自动消失。洛伦兹对“量子”一开始也是持怀疑态度，但他的理论功底显然更深厚。经过一段时间的研究后，洛伦兹非常确信“量子”是不可能从经典物理里推导出来的，但他却没有进一步发展和推广“量子”的想法。天才的爱因斯坦则是立刻认识到了“量子”是个革命性的想法，不但进一步发展了这个概念而且马不停蹄地将它进行了应用，解释了光电效应，爱因斯坦由于这个工作于1921年获得了诺贝尔物理学奖。
如果说普朗克推开了量子力学的大门，那么他只是推开了一条若隐若现的很小的缝，随后自己走开了，回到了经典物理。洛伦兹意识到了门后是个非常不一样的世界，他却无力或无意跨进去。爱因斯坦则是将门完全推开，勇敢地闯了进去。在1905年，爱因斯坦还提出了令他闻名世界的狭义相对论。但是在接下来的五年里，爱因斯坦却花费了更多的时间去发展量子理论，而不是相对论。
那时的爱因斯坦还只是伯尔尼专利局的一个年轻职员。他的光量子论和对光电效应的解释并没有立刻产生什么影响。在物理圈里几乎没有人讨论它们。但年轻的爱因斯坦义无反顾地继续在量子的世界里奋力前行。1907年，爱因斯坦取得了一个重大进展，他将普朗克的黑体辐射公式应用到了一个完全不同的领域，固体的比热。爱因斯坦认为固体中原子振动的能量也是一份一份的，它们应该同样遵守普朗克的黑体辐射公式。当时物理学家已经将温度降到摄氏?250?，他们在实验中发现固体的比热会随着温度降低大幅减小。经典理论完全无法解释这个现象。爱因斯坦利用普朗克的公式发现，固体的比热确实会随温度降低而减小，而且自己推导出来的公式和已经发表的实验结果吻合得非常好。爱因斯坦的这个新结果依然没有得到立刻的欢呼。绝大多数的物理学家依然对量子理论毫无兴趣。但是爱因斯坦关于固体比热的理论引起了一个化学家的注意，他就是能斯特(Walther Nernst, 1864-1941)。他深刻地意识到了量子理论的重要，他不但自己开始继续发展和应用爱因斯坦的量子理论，而且鼓励自己的同事和助手应用它。这时已经是1910年了。
在能斯特的推动下，第一届索尔维会议1911年在布鲁塞尔召开，大会题目是《辐射和量子》(Radiation and the Quanta)。洛伦兹是大会主席，爱因斯坦应邀参加，报告的题目是《比热问题》(The problems of specific heat)。量子理论终于走出了襁褓，开始大步向前。
