十分鐘讀懂「相對論」與「光電效應」
一頭散亂的頭髮，兩道狡黠的目光，十分超凡的才智，百般迷人的個性。當這些匯聚到一起時，一個家喻戶曉的形象呼之欲出。他的名字是天才的同義詞。雖然他用一生的時間來反對權威，但他的名字卻在數十年間代表著「權威」。他，就是阿爾伯特·愛因斯坦。
諾貝爾物理學獎對發現了相對論的愛因斯坦來說，堪稱實至名歸。但他的獲獎原因卻是對光電效應的發現和定義。在講故事之前，我覺得有必要簡單解釋一下，「光電效應」和「相對論」究竟是什麼意思。
光電效應是什麼？
德國物理學家普朗克率先發現，光是一種具有粒子性的波。愛因斯坦據此指出，光波由無數微小的顆粒組成。較強的光擁有較高的能量，當較強的光裡面的量子將全部能量傳遞給一個電子時，電子就以較高的能量發射出來。每個電子的能量恆定，這就意味著，光的強度越高，發射出的電子就更多。這便是光電效應理論的通俗表達。
當然，後來的「波粒二象性」理論進一步驗證了愛因斯坦的光電效應理論。這證明，在牛頓的經典物理學統治思想界的大環境下，愛因斯坦的這種想法是非常具有顛覆性的。
相對論是什麼？
狹義相對論比較容易理解。一個男士坐在家裡的椅子上，一個女士乘坐飛機在天上飛行。如果我們把地球作為參照物，坐在家裡的男士是靜止的，而乘坐飛機的女士是運動的。然而，如果我們把飛機作為參照物，那麼女士相對於飛機是靜止的，男士相對於飛機是運動的。當我們把太陽作為參照物的話，兩人都跟隨地球以1040英里/h的速度自傳，以67000英里/h的速度圍繞太陽公轉，兩個人都是在高速運動的。這說明，絕對的靜止和運動並不存在。一切靜止和運動，都要結合參照體系來定義或分析。這就是狹義相對論。
廣義相對論是狹義相對論的延伸。在引力場中，時間、光線和空間產生了彎曲。而廣義相對論則是對相對論動力學的數學解釋。廣義相對論中所預示的黑洞現象被物理學家霍金整理並完善。其所預言的引力波現象，於2016年被宣布證實。從廣義相對論被提出到集齊最後一塊拼圖，一共花了一百年的時間。
險些和諾貝爾獎擦肩而過的偉人
早在1910年起，愛因斯坦便因相對論而多次獲得諾貝爾獎提名。但這個提議遭到了古爾斯特蘭德的強烈反對。這位古爾斯特蘭德是1911年諾貝爾醫學獎的獲獎者，也是傑出的瑞典眼科專家。雖然他不懂數學和物理學，但他仍然無知而嚴厲的批判愛因斯坦的理論，還寫下了長達50頁的反對報告。
雖然瑞典科學院對古爾斯特蘭德的反對意見不甚贊同，但他的地位堪稱德高望重，所以他的意見必須得到重視。但實際上，如果愛因斯坦不能獲獎，那麼對雙方都會造成惡劣影響，對諾貝爾獎協會的負面影響尤其嚴重——這可能會讓大眾懷疑諾貝爾獎的公正性。
經過一番討論，瑞典科學院決定推遲一年頒獎，宣布在1921年並未選出任何獲獎者。在1922年，物理學家奧森提出了腦洞十足的方案——以「發現光電效應定律」為理由授獎於愛因斯坦。
奧森的理由是，授予愛因斯坦的1921年諾貝爾獎可以使科學院有理由同時授予玻爾1922年諾貝爾獎。因為玻爾的原子模型建立在對光電效應定律的解釋上。面對這個絕妙的理由，曾經激烈反對愛因斯坦獲獎的古爾斯特蘭德表示目瞪狗呆，然後默默地點了個贊。
1923年7月，愛因斯坦發表了正式獲獎演說。在這次演說中，愛因斯坦對光電效應隻字未提，而是花費大量的篇幅闡釋了相對論。吃瓜群眾紛紛表示：嗯，這才是標準結局。
（完）
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