Albert Einstein heeft nooit een Nobelprijs gewonnen voor zijn relativiteitstheorie. Het was zelfs alleen door langdurig politiek geharrewar binnen het Nobelcomité dat hij de prijs überhaupt kreeg. Toen hij in 1921 de Nobelprijs voor Natuurkunde kreeg (in 1922, na een lange periode van intern Nobelgekwispel), kreeg hij die in de eerste plaats voor zijn verklaring van het foto-elektrisch effect. Hij kwam, buitengewoon genoeg, met zowel zijn relativiteitstheorie als het foto-elektrisch effect in hetzelfde jaar:
Aan het begin van de eeuw wisten natuurkundigen al dat het blootstellen van bepaalde materialen aan licht onder bepaalde omstandigheden een elektrische stroom kon opwekken. De Amerikaan Charles Fritts had meer dan twee decennia eerder, in de vroege jaren 1880, zelfs een werkende zonnecel uit selenium gemaakt.
Maar waarnemen dat licht elektriciteit kan opwekken is niet hetzelfde als begrijpen waarom licht elektriciteit kan opwekken. Dat was verbijsterend.
Op dat moment begreep men dat licht als een golf werkte. Maar als dat waar was, was het onbegrijpelijk dat licht een elektrische stroom kon opwekken: Een golf licht zou gewoon niet genoeg energie hebben om materialen als selenium zo snel elektronen te laten afvuren als ze deden wanneer ze aan licht werden blootgesteld.
In 1905 was Einstein 26 en produceerde hij natuurkundige artikelen die de manier waarop we over de wereld dachten nog tientallen jaren zouden veranderen. Hij was nog niet echt een beroemdheid met wilde haren:
Maar in een artikel dat in maart 1905 werd gepubliceerd, suggereerde Einstein dat licht misschien geen golf was. Fenomenen als het foto-elektrisch effect, schreef hij,
zijn beter te begrijpen als men aanneemt dat de energie van licht discontinu verdeeld is in de ruimte. In overeenstemming met de hier te beschouwen aanname is de energie van een lichtstraal die zich vanuit een puntbron verspreidt, niet continu verdeeld over een toenemende ruimte, maar bestaat deze uit een eindig aantal energiequanta die gelokaliseerd zijn op punten in de ruimte, die bewegen zonder zich te delen, en die alleen als complete eenheden kunnen worden geproduceerd en geabsorbeerd.
Met andere woorden, licht zou elektriciteit kunnen creëren als het zich, soms, gedroeg als een deeltje in plaats van als een golf. (Dit moet iedereen die zich natuurkundeles herinnert, bekend in de oren klinken.)
Nauwelijks een deel van het artikel ging over het foto-elektrisch effect, maar daarin werd geschetst hoe een lichtdeeltje in één keer genoeg energie zou kunnen leveren om een elektron van een atoom te stoten en een elektrische stroom te veroorzaken. Dit bleek gemakkelijker experimenteel aan te tonen dan sommige andere ideeën die Einstein had geschetst. Binnen tien jaar had Robert Millikan de vergelijking die Einstein had gebruikt om het foto-elektrisch effect te beschrijven, experimenteel geverifieerd.
Het idee dat Einstein in 1905 beschreef en dat anderhalf decennium later met de Nobelprijs werd bekroond, zorgt ervoor dat de huidige zonnepanelen überhaupt werken. Maar pas in 1954 – bijna 50 jaar later – was iemand in staat een zonnecel te maken die genoeg stroom produceerde om daadwerkelijk elektrische apparatuur te laten werken. Net zoals er een kloof is tussen waarnemen en weten hoe iets werkt, is er een kloof tussen weten hoe iets werkt en er iets nuttigs mee kunnen doen.