خلاقیت در دنیای علم به این صورت است که ناگهان دانشمندی در یک چیز خاصی کلیتی را می بیند. مثلاً  اگر این را در مورد نور در نظر بگیریم، اثر فتوالکتریک آن می شود یک چیز خاص و این هم که نور کلاً از چه چیزی ساخته شده است، می شود کلیت آن. اثر فتوالکتریک عبارت از این بود که نور اگر به سطح فلزی بتابد الکترون هایی را از سطح آن آزاد می کند و این الکترون ها که از سطح فلز آزاد شده اند در مسیر حرکت خود جریان برق ایجاد می کنند. خلاقیت اینشتین هم در مقالۀ دومش به همین صورت بود. از روی همان خاصیت فتوالکتریک نور ماهیت آن را حدس زد. گفت نور هم مثل الکترون باید به صورت دیسکریت باشد. یعنی هر نوری با طول موج مشخص و فرکانس مشخص، از ذراتی تشکیل شده باشد که هر کدام از آنها مقداری انرژی با خود حمل می کنند و مقدار این انرژی هم در همۀ آنها یکسان است. ذراتی که بعداً اسمشان شد فوتون. این برعکس آن چیزی بود که آن زمان فیزیکدان ها و حتی خود پلانک در مورد نور می گفتند. فیزیکدان های آن زمان تقریباً همه¬شان فکر می کردند نور حالت پیوستار دارد. برای این که آزمایش دو شکاف به وضوح نشان می داد نور به صورت موج است و موج هم باید حالت پیوستار داشته باشد. چطور ممکن است موج حالت دیسکریت داشته باشد! اما اینشتین با قطعیت تمام در مقاله¬اش می گفت نور هم مثل الکترون ها حالت دیسکریت دارد و به صورت بارانی از ذرات حرکت می کند که اینها هر کدام یک کوانتوم انرژی در خود دارند. آن وقت در همان مقاله¬اش فرمولی را بر این اساس برای اثر فتوالکتریک می نوشت. به این صورت:

Ekmax = hf–Φ

در این معادله، معنی اجزا این است:

E = الکترون
K =کینتیک [انرژی حرکتی]
Max = ماکزیمم
hf =انرژی فوتون
Φ [ فی] = انرژی خروج = حداقل انرژی¬ای که لازم است یک الکترون را از فلز بکند

این معادله را بیشتر از این شرح نمی دهم. فقط برای این نوشتم که با آن آشنا باشیم. اما بد نیست بدانیم اگر الکترون در سطح فلز باشد راحت تر کنده می شود تا الکترونی که در جای عمیقتری از آن است. چون اگر در جای عمیق¬تری باشد لای اتم های بیشتر یگیر می کند و بیرون آمدنش سخت است. و نکتۀ اصلی فرمول هم در آن hf  یا انرژی فوتون است . یعنی معادله با فرض دیسکریت بودن نور تنظیم شده است. بنابراین اگر بشود این معادله را با آزمایش تأیید کرد، دست کم تا حدود زیادی حرف اینشتین دربارۀ ماهیت نور هم تأیید می شود. اما مسئله این بود که فیزیکدان ها نمی توانستند این را با آزمایش تأیید کنند. بیست سال طول کشید تا  توانستند بالاخره با انجام آزمایش هایی درستی این معادله را نشان دهند و ثابت شود  نور حالت دیسکریت دارد نه کونتینوئوم. و در آن بیست سال داستان های جالبی هم اتفاق افتاد. اولاً که تا ده سال هیچ فیزیکدانی این حرف اینشتین را قبول نکرد که نور به صورت ذره است! در سال ١٩١٣  فیزیکدان ها یک توصیه نامه برایش نوشتند تا عضو آکادمی علوم پروس شود. نامه می گفت واقعاً هیچ مسئلۀ مهمی در فیزیک نیست که اینشتین در حل آن سهم بزرگی نداشته باشد. البته در فرضیه¬اش در مورد نور دچار اشتباه شده، اما این اشتباه در برابر  کارهای دیگری که کرده قابل اغماض است... اینشتین با این نامه رفت عضو آکادمی علوم پروس شد، اما از حرفش برنگشت. یک فیزیکدان آمریکایی به نام میلیکان هم سال ها وقت صرف کرد تا بلکه بتواند با آزمایش ثابت کند معادلۀ اینشتین در مورد اثر فتوالکتریک درست است. اما نتوانست. و در نهایت گفت مطلقاً نمی شود گفت حرف اینشتین در مورد نور درست است. اما باز هم اینشتین از حرفش برنگشت.

سال ١٩٢٣ شد. یعنی تقریباً بیست سال از عمر فرمول اینشتین درمورد اثر فتوالکتریک گذشت، بدون این که هیچ آزمایشی آن را تأیید کرده باشد. آن وقت دوتا دانشمند اتمی، یکی آمریکایی به نام کمپتون، و دیگری هلندی به نام دِبی، هر یک مستقل از دیگری به فکرشان رسید روی آن نوری که الکترون ها هنگام فرار از سطح فلز از خود منتشر می کنند آزمایش هایی انجام دهند. وقتی آزمایش کردند دیدند این نورها به صورت ذره هستند. فرمول اینشتین تأیید شد. و سال بعد، آکادمی نوبل سوئد جایزۀ فیزیکش را به خاطر همین فرمول به اینشتین داد.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢