物理学家普朗克曾经说过：“新科学事实之所以被人接受，并不是因为反对者都被说服了，而是因为反对者最终都死了……。”
听到这句话，我们都觉得普朗克是个非常敢于接受新思想的人，但是他并没有。
为了解决黑体辐射的问题，他自已曾提出黑体辐射能量是“一份一份”的假设，但他本人并不敢相信这是真的。人们对于他的这个假设，也只是停留在数学的意义上，而不是一个物理思想。（这是关于黑体辐射的问题：量子论诞生之黑体辐射：真正的革命是连革命者本人都在反对它）
通过他的这个假设，爱因斯坦得到了灵感，大胆提出了要解决光电效应的问题，光也必须是“一粒一粒”的。这时普朗克还是一脸困惑，他认为爱因斯坦这“玩笑“”开大了。
爱因斯坦与普朗克
什么是光电效应？简单说，就是光照射在金属上时，能激发出电子的现象。这个现象是赫兹在1887年发现的。
当光照射在金属上时会激发出一个个的电子，但是并不是所有的光都能从金属中打出电子。在实验中，物理学家们发现，不同颜色的光，有些可以打出电子，有些却不能。比如可见光中的红光就不能从金属打出电子，但是蓝光或是不可见光中的紫外线就可以。
不管用多强的红光对着金属照射多久都激发不出电子，而紫外线一照射，电子马上就被激发出来了。这就奇怪了！
经典物理中的麦克斯韦电磁理论让大家坚信，光是一种电磁波，它发出的能量是连续的。按照电磁理论，电子能否被激发出来与光的强度有关，而光的强度可以用持续照射金属就可以积累越来越多的能量，那为什么可见光不论照射多久，电子就是不能被打出来呢？反而，类似紫外线这种光，哪怕是多微弱，只要照射在金属上就能激发出电子。
这个光电效应现象，用经典物理理论没法解释。
爱因斯坦曾经以光速不变为假设，开创出了狭义相对论。如今，他又来一次思想大开挂，他提出如果把光的能量看成是一份一份的，就能说明光电效应的问题。
于是在1905年，他发表了一篇论文《关于光的产生和转变的一个启发性观点》，论文清楚的阐述了他的看法：光是一个个的“波包”，这个“波包'的最小能量就是E=hν，h是普朗克常数，ν是光的频率。频率越大能量就越大。
当光照射到金属表面上时，电子吸收的是一份份的光量子，金属所受到打击主要取决于单个光子的能量而不是光的强度。所以电子能否被激发出来的，只与光的频率有关，而与光的强度没关，光的强度只是光子流的密度而已。
因为高频率的光一份的能量足够大，所以才能打出光子来。这就像，我们用玩具枪射击一面砖墙，不管你扫射多久，墙都不会被打塌，而用一个冲击力很强的炮弹，一炮就能轰开它。
爱因斯坦这个光量子的说法，一直到1926年，美国物理学家刘易斯才把它换成了今天我们常用的名词——“光子”。
爱因斯坦的这篇关于光的性质的论文最后获得了1922年的诺贝尔物理学奖，也是爱因斯坦终生唯一的一个诺奖。
要知道，当年也就是1905年，爱因斯坦一共发表了6篇论文，其中有关狭义相对论的，有实锤证明原子存在关于分子热运动的，还有关于质能守恒定律的......从现在来看，篇篇都能达到拿诺奖的级别。可是因为当时科学家们还对相对论存在疑惑而没有给奖，另外是诺贝尔奖委会规定，一个人在同一个领域只能领一次诺奖。所以爱因斯坦就只能拿这个关于光的诺奖啦。
1905年的爱因斯坦
爱因斯坦的光量子理论，他不仅预言了光的粒子性质。1909年，他还提出光子应该具有动量。在后来的论文中，他给出的光子的动量公式为：p=h/λ；式中p为每个光子的动量，λ为光的波长。
他把狭义相对论中的质能方程用在光子身上，得到光子动能为E=mc^2。而在他的光量子理论中光子动能为：E=hν=hc/λ。二者联立起来，就得到p=mc=h/λ。式中，c为光速，它既是光子运动的速度，也是电磁波传播速度。
对公式过敏的同学，可以直接理解下面这段文字：
爱因斯坦通过这几个公式把粒子和波统一了起来：粒子的能量和动量是通过波的频率和波长来计算的，也就是说，爱因斯坦把光同时赋予了粒子和波的属性。于是他断言：光具有波粒二象性！
这个波粒二象性的发现，不仅结束了持续300多年来的争端，也揭开了量子世界诡异之迷，波粒二象性其实就是量子世界里那个逼疯了很多包括爱因斯坦等科学家诡异的“妖精”。（这场跨越几个世纪的争端请看：量子力学前传：跨越300年的光是波还是粒子之争，到底争些啥？）
普朗克把黑体辐射出来的能量假设成一份一份的，爱因斯坦则把入射到物体的光的能量假设成一份份的，虽然两个有所不同，但他们提出了一个全新的概念，即能量量子化的概念，从此21世纪的物理学，就开创了一场轰轰烈烈的量子力学的革命。
普朗克和爱因斯坦这种开创性的见解和思想，现在我们看来似乎是自然而然，显而易见的。其实并非那么容易。
爱因斯坦关于光量子的理论出来后，开始并没有得到科学界的承认，很多物理学家都认为这种假设是“完全站不住脚的”，连普朗克自已都不敢相信。经典物理中的电磁理论关于光是一种波的观念已根植在人们的大脑之中，这时突然又说光是粒子的说法，这不是开玩笑吗？
密立根为了证实爱因斯坦的光量子理论是错误的，他在反复多次做实验之后，于1951年反而证实爱因斯坦的光量子理论是正确的。
甚至在1922年爱因斯坦因光电效应获得诺贝尔奖时，奖委会在颁奖时都尽量避免承认光子的粒子性，而仅在描述发射和吸收过程时提到光量子这个词。他们认为，爱因斯坦光电效应理论，最重要的应用和证明来自于，玻尔用在原子结构模型中，从而解释了光谱线的问题。
直到1923年，也就是爱因斯坦光电效应理论提出来18年后。康普顿在实验中观察到，一部分x射线被散射后会偏离原来的方向，并且波长变长了。
康普顿
这种现也没法用经典物理理论解释。康普顿提出的解释是，这个散射过程可以看作是两个粒子的碰撞，一个是自由电子，一个就是光子。那一部分波长变长的射线是因为光子和电子碰撞引起的。
光子不仅带有能量，还具有动量，当它和电子相撞时，把自已的一部分能量转移给了电子。这样一来，光子的能量就会下降，根据公式：E=hν，能量E下降了，频率ν也下降了，频率与波长成反比，所以波长变大了。这个就是著名的康普顿效应。
上帝创造了光，爱因斯坦指出什么是光的性质，而康普顿则是第一个真正意义上“看到”了光的人。至此，人们才真正的承认了爱因斯坦的光量子理论。
爱因斯坦的传记作者曾写道：“从1905年到1923年，爱因斯坦是唯一的一位，或都说几乎是唯一的一位，认真对待光量子的人。”
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