Albert Einstein non vinse mai un premio Nobel per la teoria della relatività – infatti, fu solo grazie a lunghe lotte politiche all’interno del comitato del Nobel che vinse il premio. Invece, quando gli fu dato il Premio Nobel per la Fisica del 1921 (nel 1922, dopo un lungo periodo di contestazione interna al Nobel), lo ricevette principalmente per la sua spiegazione dell’effetto fotoelettrico. Abbastanza straordinariamente, ha inventato sia la sua teoria della relatività che l’effetto fotoelettrico nello stesso anno: 1905.
A cavallo del secolo, i fisici sapevano già che, in alcune circostanze, l’esposizione di certi materiali alla luce poteva creare una corrente elettrica. Un americano di nome Charles Fritts aveva persino creato una cella solare funzionante dal selenio più di due decenni prima, all’inizio del 1880.
Ma osservare che la luce può creare elettricità non è la stessa cosa che capire perché la luce può creare elettricità. Questo era sconcertante.
Si capiva, a quel punto, che la luce funzionava come un’onda. Ma se questo era vero, non aveva alcun senso che la luce potesse creare una corrente elettrica: Un’onda di luce non avrebbe avuto abbastanza energia per far sì che materiali come il selenio sparassero elettroni così velocemente come quando erano esposti alla luce.
Nel 1905, Einstein aveva 26 anni e produceva articoli di fisica che avrebbero cambiato il nostro modo di pensare al mondo per decenni a venire. Non era ancora la celebrità dai capelli selvaggi:
Ma in un articolo pubblicato nel marzo 1905, Einstein suggerì che, forse, la luce non era un’onda. Fenomeni come l’effetto fotoelettrico, scrisse,
sono più facilmente comprensibili se si assume che l’energia della luce sia distribuita in modo discontinuo nello spazio. Secondo l’ipotesi da considerare qui, l’energia di un raggio di luce che si propaga da una sorgente puntiforme non è distribuita continuamente su uno spazio crescente, ma consiste in un numero finito di quanti di energia che sono localizzati in punti dello spazio, che si muovono senza dividersi, e che possono essere prodotti e assorbiti solo come unità complete.
In altre parole, la luce potrebbe creare elettricità se si comportasse, talvolta, come una particella piuttosto che un’onda. (Questo dovrebbe suonare familiare a chiunque ricordi le lezioni di fisica.)
Solo una sezione del documento copriva l’effetto fotoelettrico, ma descriveva come una particella di luce potesse fornire abbastanza energia, tutta in una volta, per staccare un elettrone da un atomo e creare una corrente elettrica. Questo, si scoprì, era più facile da mostrare sperimentalmente rispetto ad alcune delle altre idee che Einstein aveva delineato. Nel giro di un decennio Robert Millikan aveva verificato sperimentalmente l’equazione che Einstein aveva usato per descrivere l’effetto fotoelettrico.
L’idea che Einstein descrisse nel 1905-che vinse il premio Nobel un decennio e mezzo dopo-è ciò che fa funzionare i pannelli solari di oggi. Ma è stato solo nel 1954 – quasi 50 anni dopo – che qualcuno è stato in grado di fare una cella solare che ha creato abbastanza corrente per far funzionare effettivamente le apparecchiature elettriche. Proprio come c’è un divario tra osservare qualcosa e sapere come funziona, c’è un divario tra sapere come funziona qualcosa e poter fare qualcosa di utile con esso.