Albert Einstein nigdy nie otrzymał nagrody Nobla za teorię względności – w rzeczywistości tylko dzięki długim, politycznym przepychankom w komitecie noblowskim w ogóle ją otrzymał. Zamiast tego, gdy w 1921 r. otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki (w 1922 r., po długiej walce z wewnętrznym biadoleniem o Nobla), otrzymał ją przede wszystkim za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego. Co niezwykłe, zarówno swoją teorię względności, jak i efekt fotoelektryczny wymyślił w tym samym roku: 1905.
Na przełomie wieków fizycy wiedzieli już, że w pewnych okolicznościach wystawienie pewnych materiałów na działanie światła może spowodować powstanie prądu elektrycznego. Amerykanin Charles Fritts stworzył nawet działające ogniwo słoneczne z selenu ponad dwie dekady wcześniej, na początku lat osiemdziesiątych XIX wieku.
Ale zaobserwowanie, że światło może wytwarzać prąd elektryczny, to nie to samo, co zrozumienie, dlaczego światło może wytwarzać prąd elektryczny. To było zaskakujące.
W tym momencie zrozumiano, że światło działa jak fala. Ale jeśli to prawda, to nie miało sensu, by światło mogło wytworzyć prąd elektryczny: Fala światła po prostu nie miałaby wystarczającej energii, aby spowodować, że materiały takie jak selen wystrzeliwałyby elektrony tak szybko, jak robiły to pod wpływem światła.
W 1905 roku Einstein miał 26 lat i tworzył prace z dziedziny fizyki, które zmieniłyby sposób, w jaki myślimy o świecie przez kolejne dekady. Nie był jeszcze całkiem dziarskim celebrytą:
Ale w pracy opublikowanej w marcu 1905 roku Einstein zasugerował, że być może światło nie jest falą. Zjawiska takie jak efekt fotoelektryczny, napisał,
są łatwiejsze do zrozumienia, jeśli przyjmie się, że energia światła jest nieciągle rozłożona w przestrzeni. Zgodnie z założeniem, które należy tu rozważyć, energia promienia świetlnego rozchodzącego się z punktowego źródła nie jest w sposób ciągły rozłożona w powiększającej się przestrzeni, lecz składa się ze skończonej liczby kwantów energii, które są zlokalizowane w punktach przestrzeni, które poruszają się bez podziału i które mogą być wytwarzane i absorbowane jedynie jako kompletne jednostki.
Innymi słowy, światło mogłoby wytwarzać elektryczność, gdyby zachowywało się czasem jak cząstka, a nie jak fala. (Powinno to brzmieć znajomo dla każdego, kto pamięta lekcje fizyki.)
Tylko jedna część pracy dotyczyła efektu fotoelektrycznego, ale opisywała, w jaki sposób cząstka światła może dostarczyć wystarczająco dużo energii, wszystko na raz, aby wybić elektron z atomu i stworzyć prąd elektryczny. Okazało się, że jest to łatwiejsze do wykazania doświadczalnie niż niektóre z innych pomysłów Einsteina. W ciągu dekady Robert Millikan zweryfikował doświadczalnie równanie, którego Einstein użył do opisania efektu fotoelektrycznego.
Pomysł, który Einstein opisał w 1905 roku – i za który półtorej dekady później otrzymał Nagrodę Nobla – jest tym, co sprawia, że dzisiejsze panele słoneczne w ogóle działają. Jednak dopiero w 1954 roku – prawie 50 lat później – udało się stworzyć ogniwo słoneczne, które wytwarzało prąd wystarczający do zasilania urządzeń elektrycznych. Tak jak istnieje przepaść między obserwacją czegoś a wiedzą, jak to działa, tak istnieje przepaść między wiedzą, jak coś działa, a możliwością zrobienia z tym czegoś pożytecznego.