Vì sao quang lượng tử không phải là hạt vật chất, cũng không phải là sóng?
Quang lượng tử (lượng tử ánh sáng) còn gọi là photon. Danh từ này được Einstein nêu ra đầu tiên trong một bản luận văn nổi tiếng, công bố năm 1905. Do những thành tựu to lớn về lí thuyết photon, Einstein được tặng giải thưởng Nobel về vật lí năm 1921.
Vậy thì, rốt cuộc quang lượng tử là gì nhỉ? Trong đời sống hàng ngày, ánh sáng là thứ quen thuộc nhất đối với con người. Nếu không có ánh sáng, con người quả là không thể nào sống được. Thế mà con người nhận thức bản chất của ánh sáng lại phải trải qua con đường gian nan đầy quanh co trắc trở.
Lí thuyết do Newton đại diện cho rằng, vật thể phát sáng là vì nó phát xạ ra dòng hạt ánh sáng. Sở dĩ chúng ta có thể trông thấy ánh sáng, là do những hạt đó rơi vào mắt, gây nên thị giác. Theo lí thuyết này, người ta giải thích hiện tượng phản xạ của ánh sáng là kết quả của sự va đập đàn hồi của các hạt ánh sáng trên bề mặt phản xạ.
Tuy nhiên, Huygens, người cùng thời với Newton, lại cho rằng ánh sáng do vật thể phát ra là một chuyển động sóng. Loại chuyển động sóng này khác với sóng nước và sóng âm thanh chúng ta thường quan sát thấy – chúng đều có môi trường truyền sóng. Môi trường đó là nước đối với sóng nước, là không khí hoặc chất lỏng và chất rắn khác đối với sóng âm thanh. Còn sóng ánh sáng lan truyền được trong chân không, cũng có nghĩa chân không là môi trường của sóng ánh sáng.
Hai loại lí thuyết này ngay từ đầu đã xảy ra xung đột, song do Newton có uy tín hơn trong giới khoa học, lí thuyết hạt của ánh sáng chiếm vị trí quan trọng trong một quãng thời gian rất dài. Mãi đến đầu thế kỉ XIX, khi Young, Fresnel, Fraunhofer có phát hiện mới về hiện tượng giao thoa, phân cực của ánh sáng, chúng hết sức ăn khớp với lí thuyết sóng của ánh sáng của Huygens. Còn lí thuyết hạt của ánh sáng của Newton lại không sao giải thích được điều này.
Theo đà phát triển của khí cụ quang học, lí thuyết quang học cũng phát triển rất nhiều. Sau khi Maxwell chứng minh sóng ánh sáng là một loại sóng điện từ, lí thuyết sóng của ánh sáng hầu như hoàn toàn được thực nghiệm chứng thực, lí thuyết ánh sáng là chuyển động sóng cũng được mọi người tiếp nhận rộng rãi.