編者按：每周中科院之聲會手繪一張“科學史小畫”，再由中國科學院自然科學史研究所給大家介紹小畫背后的故事。

科學史上被公認的“奇跡年”只有兩個：第一個對應1666-1667年那段時間，牛頓因躲避瘟疫回到故園，他在二項式定理、流數(shù)法（微積分）、光的顏色理論以及萬有引力理論方面均有斬獲；第二個是1905年，愛因斯坦在光電效應、布朗運動、相對論三個方面攻堅克難、風頭無兩！今天我們單說其中的光電效應。

19-20世紀之交，許多人已經發(fā)現(xiàn)并研究了光電效應，包括電磁波的發(fā)現(xiàn)者、大名鼎鼎的赫茲及其助手勒納德。光電效應是怎么回事呢？當時發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象：金屬在某些光的照射下會發(fā)射出電子，但只有當光的頻率高于一定值時才能從金屬表面打出電子；被光打出電子的速度只與光的頻率有關，而與光的強度無關。赫茲、勒納德等人對此百思不得其解，因為按照經典的光學理論認為，只要光強度足夠大，一定會把電子從金屬中打出來。令人悲催的事實是，電子是否被打出與照射光的強度沒什么關系。這一時難住了科學界的眾多“金剛羅漢”。

1905年3月，一位26歲的德國小伙子就要在這個問題上一顯身手了。5年前大學畢業(yè)后，他有點時運不濟，一直找不到一份穩(wěn)定的工作，1902年才在同學的幫助下謀得了瑞士專利局（伯爾尼）三級審查員的差事。1905年春天，兒子還不滿1歲，博士論文正準備殺青，生活處在“水深火熱”之中。即便如此，他還在生日后的第三天——3月17日完成了論文《關于光的產生和轉化的一個啟發(fā)性觀點》。這位小伙子便是愛因斯坦，由此吹響了奇跡年的第一聲號角，清澈而嘹亮。

在這篇論文中，愛因斯坦發(fā)展了1900年由普朗克提出的量子論，提出了光量子（光子）假說，得出了光電效應方程，一舉解決了前述難題：原來金屬中的自由電子只能一份一份地從光量子接受能量，而光量子的能量與頻率成正比。不但如此，光量子理論還首次揭示了光的波粒二象性。

當年5月，愛因斯坦在給朋友哈比希特的信中提到了這篇論文，自信滿滿地稱它是一篇“非常革命性”的杰作。歷史印證了他的自信：愛因斯坦憑借該論文獲得了1921年的諾貝爾物理學獎。