Представляете, какой переполох поднялся среди ученых после того, как Эйнштейн опубликовал свою гипотезу? Так все было хорошо, так красиво! С тех пор как Ньютон впервые разложил белый свет на семь цветов радуги, проделаны тысячи и тысячи опытов. И все, как один, свидетельствуют в пользу волновой природы света. А волны Герца, а лучи Рентгена? Но такова наука. Как ни привыкаете вы к отдельным представлениям, какими удобными они вам ни кажутся, приходится расставаться с ними, если они противоречат истине.

Истина проверяется практикой. Идею Эйнштейна нужно было проверить на практике, то есть экспериментами. Получилось даже наоборот: часть опытов уже была проделана раньше — они только ждали своего объяснения. Первым был опять-таки Генрих Герц. В 1887 году, то есть без малого за двадцать лет до того, как Эйнштейн высказал свою гипотезу, Герц обратил внимание на то, что в опытах с двумя цинковыми шариками электрическая искра между шариками проскакивает гораздо охотнее, если один из шариков осветить ультрафиолетовыми лучами.

В 1888 году русский ученый А. Г. Столетов начал проводить свои знаменитые опыты с явлением, которое он назвал фотоэффектом. В стеклянный баллон, из которого откачан воздух (вспомните нашу бутылку), Столетов поместил цинковую пластинку, а против нее — металлическую сетку. Он освещал цинковую пластинку и наблюдал, что получится. Оказалось, если пластинку освещать, между ней и сеткой протекает ток. Нет освещения — нет и тока.

В результате Столетов сделал три важных вывода. Во-первых, испускаемые пластинкой под действием света электрические заряды имеют отрицательный знак. Во-вторых, наибольшее действие оказывают ультрафиолетовые лучи. В-третьих, величина испущенного телом заряда пропорциональна поглощенной им световой энергии. В 1898 году Ленард и Томсон измерили заряд частиц, испускаемых под действием света, и установили, что это электроны.

После того как Эйнштейн высказал свою гипотезу, вроде бы все стало на свои места. Фотон, ударяясь о цинковую пластинку, выбивает из нее электрон. Чем больше энергия фотона (она больше, когда свет ближе к ультрафиолетовому), тем больше энергия вылетающих электронов. Наконец, чем больше фотонов (больше световой энергии), тем больше и выбитых электронов. Все логично. Но оставались сомнения: пластинка могла поглощать электромагнитные волны. Поглощать и накапливать их энергию. Когда энергии собиралось достаточно, из пластинки вылетал электрон.

Как окончательно убедиться в правоте Эйнштейна? Необходимо было «увидеть» фотон. Это в конце концов осуществили. Прибор, с помощью которого удалось увидеть фотон, оказался чрезвычайно простым. Обычная стеклянная трубочка, с обоих концов которой впаяны два электрода, как показано на рисунке. Трубка заполнена газом под небольшим давлением, в несколько миллиметров ртутного столба.

В нормальных условиях газ ведет себя как изолятор и, следовательно, ток между электродами не протекает. Однако если сквозь газ пролетает фотон, он может ионизировать один из атомов, то есть выбить из него электрон. Выбитый электрон и оставшийся после потери электрона положительный ион двигаются под действием электрического поля электродов, приобретают кинетическую энергию, достаточную для ионизации других атомов. В результате ионов оказывается много. Так в ответ на один пролетевший фотон возникает заметный всплеск электрического тока через трубочку. Этот всплеск регистрируется, например, как щелчок в наушниках. Конструкция по имени своего изобретателя получила название счетчика Гейгера.

Направляя на счетчик Гейгера очень слабые световые лучи, ученым удалось зарегистрировать щелчки от отдельных пролетающих фотонов. Но и здесь еще оставались сомнения. Какие — я вам сейчас скажу. Светящееся тело излучает свет во все стороны. Если фотон тоже летит во все стороны одновременно, какой же это фотон?