Не только материя, но и излучение и энергия выдаются «порционно». Эта идея Эйнштейна казалась еще более странной, и, высказав ее в 1905 году, ученый более десяти лет оставался в одиночестве. Коллеги сомневались и подшучивали над ним. Но потом его смелые мысли разделили Макс Планк и Нильс Бор[124], и это стало основанием квантовой физики.
В своей статье под провокационным названием «Об эвристической[125] точке зрения, касающейся возникновения и превращения света» Эйнштейн предложил объяснение фотоэффекта или светоэлектрического эффекта. В чем он заключается? Если излучение достаточно высокой частоты попадает на металлическую пластинку, то ее поверхность заряжается отрицательно. Это было хорошо известно благодаря измерениям, в частности, проделанным лауреатом Нобелевской премии по физике Филиппом Ленардом[126] – впоследствии ярым противником Эйнштейна и членом национал-социалистической партии.
При этом решающее значение имеет не интенсивность излучения, а только частота.
Эйнштейн объяснил этот эффект тем, что излучение состоит из отдельных «частиц», каждая из которых может выбивать отдельные электроны из атомов металла. Эти кванты излучения или энергии (от латинского quantum – «сколько?») химик Гилберт Ньютон Льюис[127] в 1926 году назвал фотонами (от греческого phos – «свет»). Согласно Эйнштейну, свет – и, следовательно, любой тип электромагнитного излучения, от радиоволн до инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения – должен быть дискретен, как и вещество. Эта корпускулярная модель резко противоречила представлению о свете как волне, а его подтверждали давно известные явления дифракции[128], преломления[129]и интерференции[130].
Статья Эйнштейна 1905 года критиковала устоявшееся представление о том, что энергия электромагнитного излучения непрерывно распределяется в пространстве, как это предполагает теория поля Джеймса Клерка Максвелла. Эйнштейн утверждал, что существуют опыты, которые доказывают, что эта энергия состоит из отдельных порций – квантов, которые невозможно разделить дальше. Это был разрыв с классической физикой и опровержение утверждения о том, что «природа не совершает скачков»[131]. Когда-то оно казалось философам несомненным.