普朗克在选择研究黑体辐射理论时曾试图不借助原子概念来解释它。从某种意义上说他做到了。但他只是凭空得出了这个公式,因此他依然感觉必须回答为什么它会起作用这个问题。他的成功一定让人激动吧,但他的无知也一定让人感到沮丧。
作为一名耐心的科学家,普朗克转而求助于——或许是出于完全的绝望——原子理论重要的倡导者,奥地利物理学家路德维格·玻尔兹曼(1844—1906)进行的研究。玻尔兹曼的目标与普朗克试图证明的东西截然相反——即原子应该被严肃对待——他已经为此奋斗了数十年,并且在这个过程中玻尔兹曼在发展技术方面取得了很大进步,这种技术现在被称为统计物理学(尽管他在说服别人相信他工作的重要性方面没有取得多大进展)。
不管有多不情愿,普朗克愿意求助于玻尔兹曼的研究是一个值得花费时间去领会的举动:一个不想借助原子概念来研究物理学的布道者,从一个他一直反对的理论的拥护者的工作中寻找智力上的救赎。这种对于和自己的成见相左的观点的开放态度就是科学应该如何去做的方式,这也是爱因斯坦后来为什么会对普朗克赞誉有加的原因之一;但这并不是科学通常进行的方式。并且,它也不是大多数企业运作的方式。比如,当互联网、智能手机以及其他新媒体崛起时,和那些难以接受原子或量子的知名科学家一样,那些知名公司——重磅视频、音乐标签、主要的图书连锁店、著名媒体——拒绝接受这种生活和商业的新方式。它们因而被更年轻的人群和更灵活的公司取代,比如网飞、YouTube(最大的视频网站)和亚马逊。实际上,普朗克后来所说的关于科学的话似乎也可以运用到任何革命性的人类新观点中:“科学新真理并不通过说服反对者来取得胜利,而是因为它的反对者最终都将死去,而熟悉它的新一代将会茁壮成长。” 在阅读玻尔兹曼的著作时,普朗克发现在这个奥地利人的热力学统计描述中,他有必要使用一种数学技巧,也就是把能量看成是离散的,比如像鸡蛋那样,与之形成对照的是似乎可以无限分割的面粉。也就是说,鸡蛋的数量只会是整数,比如1个,2个,或200个,而面粉的数量可以是2.7182818盎司,或者任何你喜欢的数量。至少在厨师看来是这么回事,尽管面粉实际上也不是可无限分割的,而是由离散的模块组成——每一粒优良的谷物——你可以在显微镜下看到。
玻尔兹曼的技巧仅仅是一个运算上的权宜之计;最终,他总是让每一份的数量接近于零,意思是能量会以任意数量再次出现,而不仅仅只是离散量。然而,让普朗克大为吃惊的是,他发现在使用玻尔兹曼的方法解决黑体问题时,他可以推导出他的公式,但他必须省略最后一个步骤,并且余下的能量数量,像鸡蛋一样,应该是某种基本(非常微小)份额的倍数。普朗克大厨把能量的基本份额称为一个“量子”,在拉丁语中它是“多少”的意思。
总之,这就是量子概念的起源。量子理论不是来自科学家在追寻逻辑结论的深刻原理时付出的持续努力,或者来自发现物理学新理念的动力,而是来自一个像厨师一样的人,这个厨师第一次通过显微镜来观察面粉,惊讶地发现它居然和鸡蛋一样,也是由离散的个体单位组成,并且面粉可以按照这些微小份额的倍数进行分割。
普朗克发现这些微小份额的尺寸,或者说是量子,因为光线频率的不同而各异——就可见光来说,它们的频率对应着不同的颜色。特别是,普朗克发现一个量子的光能量等于频率和一个比例因数之积,普朗克把这个因数称为 h ,也就是今天我们熟知的普朗克常数。假如普朗克采取了玻尔兹曼的最后一个步骤,把 h 设为零,那能量就将被假定为可无限分割。普朗克并没有那么做,相反,他通过比较自己的公式和实验数据确定了 h ,他推断——至少就黑体辐射而言——能量以微小的、基本的单位出现,不会呈现出任意数值。
他的理论是什么意思呢?普朗克也不知道。在某种程度上,他只是成功地创造了一个费解的理论来解释他费解的猜想。尽管如此,普朗克还是在1900年12月柏林物理学会的一次会议上宣布了他的“发现”。今天我们把那个通报称为量子理论的诞生,确实,他的新理论将为他赢得1918年的诺贝尔奖,并最终使物理学领域发生了天翻地覆的变化。但在当时,没有一个人知道这一点,包括普朗克自己。
对于大多数物理学家而言,普朗克对黑体辐射的长期研究似乎只是让他的理论变得更加晦涩和神秘,这有什么用呢?然而,普朗克自己从这段经历中了解到了某种重要的东西。他通过在头脑中想象出一幅画面最终“理解了”黑体辐射,在这幅画中,黑色物质由微小的振动器构成,就像弹簧一样,他终于开始相信这些是原子或者分子了——于是他最终确信原子是真实存在的。尽管如此,无论是他本人还是其他人在当时都没有意识到他所描述的量子有可能会是自然界的一种基本特征。
路德维格·玻尔兹曼,约1900年
普朗克的部分同代人认为他们最终会找到一种不借助量子就可以得出普朗克黑体公式的方法。其他人认为量子某一天会得到解释,不是作为自然界的基本原理,而是作为某种目前未知的材料特征的结果,这种材料特征与他们所知的物理学完全相符——比如,因原子的内部结构而产生的一种普通力学性质,或者原子相互作用的方式。某些物理学家只是把普朗克的著作视为胡言乱语,尽管它与实验数据高度一致。
詹姆斯·金斯爵士是一位知名的物理学家,他曾经也试图解决这个问题,但与普朗克不同的是,他没能推导出完整的公式。在抨击普朗克时,他写道:“当然,我清楚普朗克的定律与实验非常一致……而我自己的定律是(从普朗克的)得来的,使 h =0,却无法与实验保持一致。
这并不能改变我的观点,也就是 h =0是它唯一有可能正确的值。”是啊,这些讨厌的实验观察就是这样的麻烦——最好还是别去理它们。或者,像罗伯特·福斯特在1914年写的那样,“为什么抛弃一种信仰,仅仅因为它不再真实”。 最后的结果是,除了讨厌的詹姆斯·金斯之外,普朗克的著作并没有引起多大的轰动。无论他们认为他的著作是胡言乱语,还是认为它将有一个一般的解释,物理学家圈子里的那些人只是不兴奋,就像那些在摇滚狂欢节上被禁止吸食兴奋剂的粉丝。那些兴奋剂还得再过相当长的一段时间才会出现。实际上,在接下来的5年里,没有一项研究推动他的观点向前发展——不是由他,也不是由别人。这种情况直到1905年才会改变。
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我在上文说到,当普朗克提出量子概念时,没有人意识到它是自然界的一种基本原理。但很快,一位带着完全不同态度的新选手出现在了这个领域。当普朗克宣布他的发现时,这位新选手还只是一个刚刚走出大学校门的无名氏,他将把普朗克关于量子的著作视为具有深远影响,甚至令人不安的作品。“这就像是把我们脚下的大地抽走,哪里都看不到坚实的地基一样。”他后来写道。
这个人充分理解了普朗克著作的精髓并证明了它的价值,但在流行文化中,他并不是以此闻名,恰恰相反,他最后选择了完全相反的立场,就像金斯做的那样,去反对一个许多观察似乎都揭示了它的真实性的观点。这个人就是阿尔伯特·爱因斯坦)(1879—1955)。
当爱因斯坦接受普朗克的量子观点并对此深信不疑时,他才25岁,还没有完成他的博士论文。然而,到他50岁时,他开始反对他曾经从事的工作。爱因斯坦改变对量子理论看法的原因具有终极的哲学意味,或者形而上学意味,而不是由于科学方面的原因。他在25岁时提出的观点“仅仅”和理解光的新方式有关,把它看作由量子粒子构成的能量。与他晚年出现的量子观点——他反对的这种观点——相较而言,一种全新方式看上去更接近真实。 也就是说,随着量子理论的不断发展,人们越来越清晰地看到,如果有人想要接受它,就必须采取一种新观点来看待存在的意义,存在于某个特定地点的意义,甚至一个事件引发另一个事情的意义。同牛顿式的力学世界观与亚里士多德式的目的驱动型世界观的决裂相比,新量子世界观与我们直觉中的牛顿式世界观是更大程度上的决裂。爱因斯坦,就像他曾经乐于修正物理学一样,也将乐于在他离开人世时拒绝接受从他自己的著作中产生的激进版形而上学理论。
我开始接触量子理论时,爱因斯坦已经过世几十年了,我接受的当然是现代版的构想,加进了所有爱因斯坦不喜欢的激进观点。在我的大学课程中,它们呈现出的是一种枯燥但古怪的理论,发展完善且具有良好的验证效果。人们有时候谈到的“量子奇异性”——比如某个东西实际上同时存在于两个不同地方的可能性——在当时被认为是一个早已确立的事实。它有时候会是一个很有趣味的聊天话题,但我们这些大学生做梦也不会忘记它。尽管如此,爱因斯坦仍然是我心目中的英雄,因此让我感到困惑的是,为什么他会如此难以接受我毫不费力就能接受的观点呢。我知道我不是爱因斯坦,所以有什么东西是我没有看到的吗? 在我努力解决这个问题时,我父亲给我讲了一个故事。这个故事发生在战前的波兰,他和他的一些朋友碰到一只躺在马路上的鹿,已经被汽车撞死了。在当时食物很稀缺,于是他们就把这只鹿抬回家吃了。我父亲告诉我他们并不认为吃“路毙动物”有何不妥,而美国人——比如我——却认为这很恶心,因为我们从小被灌输的观点就是这很恶心。这个时候我意识到,你不必从宇宙的深奥问题或者强烈的道德信仰中寻找那些人们难以接受的观点。这样的观点到处都是,它们大多数只是基于这样一个简单的事实,即人们倾向于继续相信他们一直相信的东西。量子理论的形而上学含义对爱因斯坦来说就像是一只“路毙动物”。
因为从小接受的就是传统的因果关系概念,他将很不情愿去接受一个在含义上如此不同的概念。但假如他再晚出生80年,和我成为同学,他就会伴随奇怪的量子理论成长,对它的反应就会和我以及其他学生一样,认为事实就是如此。到那时它将只是人们接受的知识环境的一部分而已,因此,尽管人们或许认为量子世界新奇,但在有实验可以驳斥它之前,人们还是不会考虑回到过去。 * * * 尽管爱因斯坦最终会努力维护牛顿式世界观的中心观点,但他从来都不是一个传统的思想家,他也不会给权威人物名不副实的认可。实际上,这种另类思考和挑战权威的意愿是如此显著,以至于它曾经使他陷入了麻烦。在他还是少年时,他进入了慕尼黑一所大学预科学校——也就是德国的高中。在他15岁时,他的一位老师说他一无是处,随后他要么被强迫,要么被“礼貌地鼓励”离开了学校,因为他对他的老师不敬,被视为对班里其他学生有负面影响。他后来把这所大学预科学校称为一台“教育机器”,他的意思并不是说它做了什么有用的工作,而是说它喷出了让人头脑昏乱的废气。
爱因斯坦1896年在瑞士高中的成绩单,评分标准从1到6,6代表最高分对于物理学来说幸运的是,爱因斯坦了解宇宙的渴望胜过了他对正式教育的厌恶,因此在被学校开除之后,他申请进入位于苏黎世的瑞士联邦理工学院。他没能通过入学考试,但在一所瑞士高中经过短时间的补习之后,他在1896年被联邦学院录取。和大学预科学校一样,他也不喜欢联邦学院记,许多课也不去上,但他还是通过在考试前死记硬背他一位朋友记的笔记勉强毕业了。爱因斯坦后来写道,马塞尔·格罗斯曼是“无可挑剔的学生,我自己目无法纪,爱做白日梦。他与老师关系融洽,什么都懂;我就像一个弃儿,心怀不满,少人怜爱”。和格罗斯曼相识不只是爱因斯坦大学生活的一个幸运机会:格罗斯曼后来将成为一名数学家,当爱因斯坦需要用到奇异几何来完成相对论时,格罗斯曼还给他讲过课。
爱因斯坦的大学学位并没有帮助他走上一条轻松的成功之路。实际上,他的一位教授满怀恶意地给他写了一份糟糕的推荐信。至少部分因为那封信产生的影响,爱因斯坦从苏黎世的大学毕业后没能找到一份传统的工作——他想得到一个大学物理系或数学系的职位——相反,他成为两个预科学校男孩的私人家庭教师。
在接受这个职位后不久,爱因斯坦就建议他的雇主让这两个男孩从学校退学,以避免学校造成的破坏性影响。他之所以对教育系统牢骚满腹,是因为教育系统只关注如何让学生为考试做好准备,因而扼杀了任何真实的好奇心和创造力。讽刺的是,大约在一个世纪后,随着乔治·W.布什总统《不让一个孩子掉队》计划的颁布,一个关注学生背诵事实能力的考试导向型课程成为美国官方教育政策的指导思想。大家都知道布什不是爱因斯坦,但很明显,在说到影响别人接受你的观点的这种政治家能力时,爱因斯坦就不是布什了:他的雇主在听完他对预科学校致命影响的谴责后,把他解雇了。
关于爱因斯坦在那段时间的挣扎,他的父亲写道:“我的儿子对他目前的无业状态非常不开心。他感觉自己的事业脱离了轨道,这种情绪一天天地在他心里发酵……他变成我们这些收入不多的人的一个负担,这种想法压得他喘不过气来。”这封信寄给了莱比锡物理学家弗里德里希·威廉·奥斯特瓦尔德,爱因斯坦还把他第一篇论文的一份复印件,以及希望得到工作的请求寄给了他。爱因斯坦和他父亲都没有收到回复。10年之后,奥斯特瓦尔德将会是第一个提议给爱因斯坦颁发诺贝尔奖的人。但在1901年,爱因斯坦的智力并没有给任何人留下足够深刻的印象,从而给他争取一份无论如何适合他能力的工作。
爱因斯坦的职业生涯最终在1902年稳定下来。马塞尔·格罗斯曼的父亲把他介绍给瑞士伯尔尼的专利局局长,这位局长邀请他参加一场笔试。爱因斯坦的笔试成绩很好,这位局长给他提供了一个职位。这份工作是审阅高度技术化的专利申请书,并把它们翻译成足够简单的语言,好让他那些不怎么聪明的领导能够看懂。那年夏天,他开始以试用的形式在那里上班。
很明显爱因斯坦擅长做这份工作,尽管他在1904年申请从三级专利干事调到二级专利干事的请求被拒绝了。同时,他发现他在物理学上的工作虽然有回报,但并不显著。他的头两篇论文,分别写于1901年和1902年,讲述了一种关于分子间普遍作用力的假设,这两篇论文,按照他自己后来的描述,毫无价值可言。随后他又写出了三篇质量不一的论文,这些同样也没有对物理学界产生多大影响。这之后的一年他的第一个儿子出生,但他没有发表哪怕一篇物理学论文。
长期的财务问题和停滞不前的物理学事业一定很让人心灰意冷吧,但爱因斯坦很享受他的工作,他认为这份工作能够锻炼智力,还说下班后他有“无所事事的8个小时”,在这段时间他可以磨炼自己的激情,思考物理学上的问题。他还占用他在专利局的上班时间来继续从事他下班后的研究工作,一旦有人走近就匆忙把演算纸塞进抽屉里。所有那些努力终于以一种最辉煌的方式获得了回报:1905年,他写出了三篇具有革命意义的不同论文,它们将推动他从一名三级专利干事变成一位一级物理学家。
这些论文每一篇都值一个诺贝尔奖,尽管只有一篇让他获奖。人们或许可以理解诺贝尔委员为什么会犹豫给同一个人多次颁奖,但在过去许多年它却因为很多让人难以理解的失察而不幸地出名。单就物理学家而言,诺贝尔委员会就错误地遗漏了阿诺德·索末菲、莉泽·迈特纳、弗里曼·戴森、乔治·伽莫夫、罗伯特·迪克,以及吉姆·皮泊斯。
拒绝给迈特纳颁奖尤其异乎寻常,因为几千年来,女性几乎一直被普遍地排除在高等教育的门外,也无法获得可以使她们对理解世界做出贡献的工作机会。这种情况只是在100年前才开始得到改观,这种社会变化现在仍在继续。迈特纳在科学家和女性当中都属于开拓者一般的人物,她是第二个获得维也纳大学物理学博士的女性。毕业之后,她说服普朗克允许她和他一起进行研究,尽管他之前甚至拒绝一名女性旁听他的一堂讲座。最终她开始与一位名叫奥托·哈恩的柏林青年化学家合作。他们一起取得了很多突破,最重要的就是核裂变的发现。可悲的是,因为这个发现,获得1944年诺贝尔化学奖的人是哈恩,而不是迈特纳。
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理论物理学一种令人陶醉的吸引力是,你的观点有可能会对我们的思维乃至生活方式产生巨大的影响。是的,你需要耗费多年的时间才能理解和吸收你的研究课题以及理解它的技术和问题。是的,你试图破解的许多问题最终将被证明是无法解决的。是的,你的绝大多数观点都会被证明毫无意义,在大多数情况下,你需要花费数月才能为一项宏大的工作做出微不足道的贡献。当然,如果你准备成为一名理论物理学家,你最好具备顽固的性格和持久的毅力,可以为一个微小的发现激动不已,你掌握的点滴数学知识似乎可以神奇地破解大自然的一个奥秘,这个奥秘在你公布之前只有你自己知道。但还存在另一种可能性:那就是你想到的或者偶然发现的一个观点具有如此强大的能量,以至于它远远不只是自然界的一个小秘密,而是某个改变你的同事——乃至整个人类社会——看待宇宙方式的东西。这就是爱因斯坦在专利局工作的一年时间里三次创造出来的观点。
在这三条开创性理论中,爱因斯坦最为知名的就是相对论。他在这个领域的工作使我们对于空间和时间的概念发生了革命性的改变,它显示它们是紧密联系的,并且它们的测量值不是绝对的,而是由观察者的状态决定。
爱因斯坦想通过相对论解决的问题是一个出现在麦克斯韦的电磁学理论中的悖论,这个理论表示所有测量光速的观察者将发现同样的结果,而与他们自己相对于光源的速度无关。
本着伽利略的精神,我们可以通过一个简单的思维实验来理解上述声明为何与我们的日常体验相矛盾。想象一下,一名食品小贩站在火车站的月台上,此时一列火车呼啸而过。一名乘客从正在移动的火车上向前扔出一个球(或任何物体),在这名小贩看来,这个球移动的速度要比他出于同样的兴趣抛出的球的速度快得多。这是因为,从这名小贩的视角来看,列车上的球会以乘客扔它的速度加上火车的速度运动。然而,麦克斯韦的理论又说,从一辆正在移动的火车上发出的一道光不会移动得更快。在小贩和乘客看来它都是以相同的速度在传播。对于想把所有东西都浓缩成原理的物理学家来说,这需要一个解释。
什么原理使光有别于物质?多少年来,这一直都是物理学家试图解决的问题,最流行的方法认为,这与光在传播过程中穿过的尚未被检测到的介质有关。但爱因斯坦却有其他的看法。他意识到,这个问题的解释并没有隐藏在光线传播的某种未知性质中,而在我们对速度的理解中。爱因斯坦推理道,既然速度等于距离除以时间,而麦克斯韦的理论又说光的速度是固定的,这就告诉我们在测量距离和时间时,不会存在普遍的一致性。爱因斯坦表示,世界上没有通用的钟表或者通用的米尺,所有这样的测量都取决于观察者的运动——必须完全按照要求的方式,这样所有的观察者才会为光测量到同样的速度。因此,我们每个人观察和测量的结果只不过是我们自己的个人观点,而不是一个所有人都认同的事实。这就是爱因斯坦狭义相对论的精髓。
相对论并不要求取代牛顿理论,而是对其进行修订:牛顿运动定律必须做出修订和改造,才能被轻松地纳入爱因斯坦提出的空间和时间的新框架中,在这个框架里,测量的结果取决于人的运动。对于以相对缓慢的速度移动的物体和观察者,爱因斯坦的理论从本质上说和牛顿的理论相同。只有当论及的速度接近光速时,相对论的效果才会被注意到。
因为相对论的新奇效果只会在极端条件下显现,比起量子理论,它在日常存在中的重要性要小得多,量子理论解释的正是构成我们的原子的稳定性。但在当时没有人知道量子所具有的影响深远的含义;同时,相对论对于物理学界来说无异于一场地震:牛顿式世界观对科学的塑造已经持续了超过200年,现在,它的结构上出现了第一道裂痕。
牛顿理论的基础是世界上只存在一种客观现实。空间和时间构成一个固定框架,在它们搭建的这个舞台上上演着世界上的各种事件。观察者可以观察,无论他们处于哪种位置或者如何移动,他们看到的是同一出戏剧,就如同上帝从天国俯视我们一样。相对论与这种观点相矛盾。
通过断言上演的戏剧不止一出——也就是说,在日常生活中,我们每个人所经历的现实都只是个人体验,取决于我们的位置和运动,爱因斯坦已经开始拆除牛顿的世界,就像伽利略开始拆除亚里士多德的世界一样。
爱因斯坦的工作对于物理学文化有着重要的含义:它赋予新生代思想家勇气,让他们在考虑挑战旧有观念时更加容易。比如,正是爱因斯坦写给高中学生的一本关于相对论的书启发了维尔纳·海森堡进入物理学领域。正是爱因斯坦研究相对论的方法给了尼尔斯·玻尔勇气去想象原子遵循的定律或许与我们的日常存在所遵循的定律有着根本性的不同。这两个人我们在后文都会讲到。 讽刺的是,在所有那些吸收和理解爱因斯坦相对论的伟大物理学家中,只有爱因斯坦本人是最不为所动的。在他看来,他并没有主张去颠覆牛顿世界观的主要内容,而只是对其进行了某些纠正——对于当时的大多数实验观察没有多大影响的纠正,但它们的重要性在于修复了存在于这个理论逻辑结构上的一个缺陷。并且,为了使牛顿理论与相对论兼容而做的必要的数学修改也很容易。因此,尽管爱因斯坦后来认为量子理论将会瓦解牛顿物理学,但按照物理学家和传记作家亚伯拉罕·派斯的说法,他“认为相对论根本就算不上是一场革命”。对于爱因斯坦来说,相对论是他1905年最不重要的论文。在他眼中,其他两篇关于原子和量子的论文的意义要更为深远。
爱因斯坦关于原子的论文分析了一种叫作布朗运动的效应,由达尔文的老朋友罗伯特·布朗在1827年发现。这种“运动”指的是微小粒子神秘的、随机的游走,比如悬浮在水中的花粉颗粒。爱因斯坦解释称,这是亚微观分子以极高的频率从各个方向撞击漂浮粒子造成的结果。尽管单一的撞击由于太过轻微而无法使粒子发生移动,但爱因斯坦通过统计数据表明,粒子晃动幅度的大小和频率可以通过罕见的偶然性来解释,因为纯粹的意外因素,从一个侧面撞击粒子的分子数量要比从相反方向撞击粒子的分子数量多出太多,因而产生了足够使它移动的力量。
这篇论文很快就引起了轰动,它是如此引人关注,甚至连原子理论的死对头弗里德里希·威廉·奥斯特瓦尔德也评论说在阅读完爱因斯坦的著作后,他开始相信原子是真实的。从另一方面讲,原子的重要支持者玻尔兹曼从未对爱因斯坦的著作,或者由它带来的态度的改变做任何评价,这很让人费解。部分原因是他由于自己的观点受到的待遇而心灰意冷,他在第二年自杀了。这尤其让人感到悲哀,因为随着爱因斯坦关于布朗运动的论文以及他写于1906年的另一篇论文的发布,物理学家最终确信了他们既无法触碰又看不见的物体的真相——这完全就是玻尔兹曼自19世纪60年代开始一直在宣扬,但没有获得太多成功的观点。
在30年内,凭借着描述原子的新公式,科学家将能够解释化学的根本原理——最终为道尔顿和门捷列夫的观点提供了解释和证明。他们也将开始努力实现牛顿的梦想,即根据构成物体材料的粒子——例如它们的原子——的相互作用力来理解材料的性质。到20世纪50年代,科学家将走得更远,利用他们关于原子的知识来为更深刻地理解生物学服务。
在20世纪下半叶,原子理论将引领技术革命、计算机革命以及信息革命。一篇分析花粉运动的论文最终成长为一个塑造现代世界的工具。
然而,所有这些实践活动依托的定律以及描述原子特性的公式将不会来自牛顿的经典物理学,甚至也不会来自它修订版的“相对”形式。要想描述原子将需要自然界的新定律——量子定律——量子概念正是爱因斯坦在1905年写的另一篇革命性论文的主题。
在这篇名为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的论文中,爱因斯坦采纳了普朗克的观点,并将其转变为深刻的物理学原理。爱因斯坦明白,量子理论和相对论一样都是对牛顿的挑战。但在这一点上,量子理论并没有为这个挑战的规模,或者当它进一步发展时将会引发的令人不安的哲学含义做出提示,因此爱因斯坦并不知道他做了什么。
因为爱因斯坦在他的论文中提出的“观点”涉及把光视为量子粒子,而不是波——就像麦克斯韦非常成功的理论描述的那样——这篇论文并没有像他1905年的另一篇开创性论文那样被人广为接受。实际上,物理学界还需要超过10年的时间才能接受他的观点。至于爱因斯坦自己对这件事的感受,我们回过头看看1905年他在发表这三篇论文之前写给一个朋友的信就能有所了解。关于他的相对论论文,爱因斯坦评论道,它的部分内容“会让你感兴趣”。同时,他把自己关于量子的论文描述成“极具革命性”。确实如此,正是这篇作品最终产生了最伟大的影响,也正是这篇作品为他在1921年赢得了诺贝尔奖。