愛因斯坦的光電效應理論 為現代科學植基

【大紀元4月17日報導】(中央社記者韋樞台北十七日電)拿著 PDA 點來點去輸入或尋找，走進便利商店─「叮咚，歡迎光臨」開門，買張遊戲光碟回家放進電腦裡玩，這些事有什麼共通性呢？在專家眼中，這些都是光電科學的應用，而它們共通的老祖宗就是愛因斯坦，沒有他在 1905 年提出的光電效應，人類的現代科學不知何時才有進展。

今年是著名的物理學家愛因斯坦發表「相對論」100週年，也是他逝世50週年紀念，聯合國特別把今年定為「世界物理年」，全球各地發起各種響應物理活動。專家解釋，1905年愛氏的幾篇文章奠定現代科學的基礎，更是現在最流行的光電科學的老祖宗，沒有愛因斯坦，就沒有現代科學。

有人對物理感到畏懼，甚至認為物理只是那些高深的研究員研究的東西，和一般人沒有太大關係。其實物理本來就存在於宇宙中，甚至就在每個人的家裡和住家巷口的便利商店內，只要善用它就可以讓人類的生活更便利。

行政院國科會主委，前中研院物理研究所長吳茂昆表示，19世紀科學界認為光是一種波動，而非粒子，當時一位法國拿破崙時代的貴族De Broglie提出光是粒子，但是否具有波動現象的相異看法就教於愛因斯坦，結果被愛因斯坦評為「科學界的矚光」。

吳茂昆指出，愛因斯坦進一步研究普朗克的量子理念並加以解釋光電效應，也就是光不只是波動，也是粒子，不同顏色的光發出的粒子撞在金屬上會打出更多的電子，這才建立起光具有波動和粒子的雙重特性，這項發現使他成為1921年諾貝爾物理獎的得主，也奠定了現代光電科學的基礎。

此外愛因斯坦在1905年的另一篇文章中解釋顯微鏡下觀察花粉浮在水面的運動，他從統計的角度和分子作用解釋花粉的運動，這項發現近年來被生技界用做不同大小的分子分離之用，並建構特殊的結構。

而愛因斯坦最有名的是相對論E(能量)=M( 質量)C(光速 )2，而且這個理論被用在製造原子彈上，對人類帶來極大震撼，後來也應用在核能發電上，為人類創造和平用途。

中華民國物理學會理事長張慶瑞指出，現代人常用的GPS(衛星定位儀)，也必須用到愛因斯坦的相對論。地球高空有24個人造衛星，當在地球的人類使用GPS ，兩者聯結時，其實會因為彼此高度、重力和運動速度的不同而有微秒級的時差，而GPS必須考慮這些時差，才能確保定出使用人的所在位置。

張慶瑞說，只要是從光能轉換產生電能的儀器都會使用到愛因斯坦的光電效應研究，現代人常用的 PDA、DVD、數位相機、光碟、計算機、行動電話等都是根據愛因斯坦研究所發展出來的東西，連便利商店的感應器也有關。

根據科學人雜誌 (SCIENTIFIC AMERICAN)2004年10月號的報導，各家便利店的自動門主要是利用兩片電極間夾雜著半導體，用來感應光線，光線強度的變化 (例如光束被遮斷或一般照明的降低 )，會造成偵測器裡產生的電流跟著改變，再搭配適當的電路後，就可以開門或關門。

由於愛因斯坦對現代科學影響既深又遠，張慶瑞說，今年全球各地都會有一系列有關物理的慶祝活動，不談高深的理論，只希望讓人們更認識物理，更了解物理、生活與愛因斯坦的關係，讓年輕學子更願意在物理領域深造。