爱因斯坦一直很清楚他的相对论无法解释所有光学现象的疑团，因为他的研究只涉及了光的性质的一部分，即光的传播与运动物体之间的关系。在这些问题中，光线被当作传统物理学中的电磁波，连续地充满了空间。在相对论中，仅仅假设一些物体本来就可以发光，并没有试图分析物体发光的准确物理过程，也没有研究是否仅从光与物质的相互作用就足以推出一切的定律。

然而，对光的本性以及光与物质相互作用的研究最终导致了“量子理论”（Quantum theory）的兴起，引发了物理学上比相对论更彻底的大变革。在这个领域的初期发展中，爱因斯坦的聪明才智同样也发挥了举足轻重的作用。为了更深入地理解爱因斯坦在这个领域所做的贡献，我将简要介绍在他涉足之前此领域的状况。

产生光的最简单的方式是将固体加热。随着温度的升高，物体的颜色从暗红色逐渐变为明亮的橙色，最后开始发出白色的光。这种颜色变化的原因在于可见光的频率具有一定范围，频率最低的光是红色的，而频率最高的光为紫色光。物体发出什么颜色的光，这只取决于它的温度；低温时，低频光占主导地位，因此物体看起来偏红；高温时，短波长的光（光的波长与频率成反比）开始出现，其与红光混合起来，使物体的颜色开始变白。

以十九世纪的物理学为基础，无法解释发光品质的变化，这是二十世纪初物理学家所面临的最重要的问题之一。那时认为光的起源是带电粒子（电子）的振动，因此人们认为光的频率与振动的频率相等。根据玻尔兹曼统计规律，一个电子的平均振动能量应该严格等于其平均动能，所以也应该与绝对温度简单地成正比。但是，既然振动的能量只依赖于温度，那么振动能量就不依赖于振动频率，各种频率的光将会以相同的能量出射。这显然与热物体的光辐射现象相矛盾。尤其值得注意的是，不是任意温度下热体都能发射出短波长的光。随着温度的升高，物体可以发出频率更高的光，但是在某一确定温度下，仍然测量不到高于某个频率值的光。因此，无论如何，热体似乎很难发出极高频率的光。

基于这些理论假说与经验的冲突，德国物理学家、量子力学的创始人之一，与爱因斯坦并称为二十世纪最重要的两大物理学家的马克斯·普朗克（1858—1947）在1900年引入了一种光发射的新机制。这个假设的机制开始并不太起眼，然而最后它却带来了一些颠覆性的结果。随着世纪的更迭，物理学也步入了新的篇章。下面我将用一种简化，甚至肤浅的方式来概括普朗克的观点。

根据玻尔兹曼统计规律，电子的振动平均能量等于其动能平均值。当然，实际上每个原子或分子的能量之间可能有很大差距，而统计规律只关心该温度下的平均能量。然而玻尔兹曼给出了粒子能量的分布规律，即能量在某一范围内的粒子数量依赖于其能量对平均能量的偏离，能量与平均值的差别越大，具有该能量的粒子越少。

普朗克意识到，实验结果已经说明振**的电子不会发出任意频率的光，因为高频光的缺失说明在电子辐射的机制下高频光更难被辐射。由于不存在任何先验的理论可以解释这一现象，普朗克提出了一种新假设：由于某种未知的原因，原子的振动能不可以取任意值，其只能取最低振动能的整数倍。换句话说，如果最低振动能量为e，则振动只能具有分立的能量0，e，2e，…或ne（n为0或整数）。因此，原子辐射出的能量或者吸收的能量也只能是e的整数倍。吸收或辐射能小于e的过程不会发生，因为原子振动的能量变化不能小于e。普朗克接着证明，如果人们想解释温度升高带来辐射光频率提高的著名事实，就必须在e的变化与不同的振动频率值之间建立关联，事实上，e应当与频率成正比。

因此他引入了e=hn，其中n为频率，h为比例系数，被称为普朗克常数（Planck's constant），是自然界中最基本的常数之一。通过这些假设，普朗克很快推导出与观察结果一致的辐射理论，解决了物理学家在这一领域面临的困难。