Parallel edition
On a Heuristic Point of View Concerning the Generation and Transformation of Light
By A. Einstein · Annalen der Physik (4) 17, 132–148 (1905).
Deutsch
English
On a Heuristic Point of View Concerning the Generation and Transformation of Light
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[p. 132]Zwischen den theoretischen Vorstellungen, welche sich die Physiker über die Gase und andere ponderable Körper gebildet haben, und der Maxwellschen Theorie der elektromagnetischen Prozesse im sogenannten leeren Raume besteht ein tiefgreifender formaler Unterschied. Während wir uns nämlich den Zustand eines Körpers durch die Lagen und Geschwindigkeiten einer zwar sehr großen, jedoch endlichen Anzahl von Atomen und Elektronen für vollkommen bestimmt ansehen, bedienen wir uns zur Bestimmung des elektromagnetischen Zustandes eines Raumes kontinuierlicher räumlicher Funktionen, so daß also eine endliche Anzahl von Größen nicht als genügend anzusehen ist zur vollständigen Festlegung des elektromagnetischen Zustandes eines Raumes. Nach der Maxwellschen Theorie ist bei allen rein elektromagnetischen Erscheinungen, also auch beim Licht, die Energie als kontinuierliche Raumfunktion aufzufassen, während die Energie eines ponderabeln Körpers nach der gegenwärtigen Auffassung der Physiker als eine über die Atome und Elektronen erstreckte Summe darzustellen ist. Die Energie eines ponderabeln Körpers kann nicht in beliebig viele, beliebig kleine Teile zerfallen, während sich die Energie eines von einer punktförmigen Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahles nach der Maxwellschen Theorie (oder allgemeiner nach jeder Undulationstheorie) des Lichtes auf ein stets wachsendes Volumen sich kontinuierlich verteilt.
English
Between the theoretical conceptions that physicists have formed of gases and other ponderable bodies and Maxwell’s theory of electromagnetic processes in so-called empty space there is a profound formal difference. For while we regard the state of a body as completely determined by the positions and velocities of a very large, but nevertheless finite, number of atoms and electrons, we make use of continuous spatial functions to determine the electromagnetic state of a space, so that a finite number of quantities is thus not to be regarded as sufficient for the complete specification of the electromagnetic state of a space. According to Maxwell’s theory, in all purely electromagnetic phenomena, and so also in light, the energy is to be conceived as a continuous function of space, whereas the energy of a ponderable body, according to the present conception of physicists, is to be represented as a sum extended over the atoms and electrons. The energy of a ponderable body cannot break up into arbitrarily many, arbitrarily small parts, whereas the energy of a ray of light emitted from a point source of light, according to Maxwell’s theory (or, more generally, according to any undulatory theory) of light, distributes itself continuously over an ever-increasing volume.
Deutsch
[pp. 132–133]Die mit kontinuierlichen Raumfunktionen operierende Undulationstheorie des Lichtes hat sich zur Darstellung der rein optischen Phänomene vortrefflich bewährt und wird wohl nie durch eine andere Theorie ersetzt werden. Es ist jedoch im Auge zu behalten, daß sich die optischen Beobachtungen auf zeitliche Mittelwerte, nicht aber auf Momentanwerte beziehen, und es ist trotz der vollständigen Bestätigung der Theorie der Beugung, Reflexion, Brechung, Dispersion etc. durch das Experiment wohl denkbar, daß die mit kontinuierlichen Raumfunktionen operierende Theorie des Lichtes zu Widersprüchen mit der Erfahrung führt, wenn man sie auf die Erscheinungen der Lichterzeugung und Lichtverwandlung anwendet.
English
The undulatory theory of light, which operates with continuous functions of space, has proved itself excellently in the representation of purely optical phenomena and will probably never be replaced by another theory. It should be kept in mind, however, that optical observations refer to time averages and not to instantaneous values, and it is quite conceivable, despite the complete confirmation of the theory of diffraction, reflection, refraction, dispersion, etc. by experiment, that the theory of light that operates with continuous functions of space leads to contradictions with experience when it is applied to the phenomena of the generation and transformation of light.
Deutsch
[p. 133]Es scheint mir nun in der Tat, daß die Beobachtungen über die „schwarze Strahlung“, Photolumineszenz, die Erzeugung von Kathodenstrahlen durch ultraviolettes Licht und andere die Erzeugung bez. Verwandlung des Lichtes betreffende Erscheinungsgruppen besser verständlich erscheinen unter der Annahme, daß die Energie des Lichtes diskontinuierlich im Raume verteilt sei. Nach der hier ins Auge zu fassenden Annahme ist bei Ausbreitung eines von einem Punkte ausgehenden Lichtstrahles die Energie nicht kontinuierlich auf größer und größer werdende Räume verteilt, sondern es besteht dieselbe aus einer endlichen Zahl von in Raumpunkten lokalisierten Energiequanten, welche sich bewegen, ohne sich zu teilen und nur als Ganze absorbiert und erzeugt werden können.
English
It seems to me, in fact, that the observations of “black radiation”, photoluminescence, the production of cathode rays by ultraviolet light and other groups of phenomena concerning the generation or transformation of light appear more readily understandable on the assumption that the energy of light is distributed discontinuously in space. According to the assumption to be considered here, in the propagation of a ray of light issuing from a point the energy is not distributed continuously over ever larger spaces, but consists of a finite number of energy quanta localized at points in space, which move without dividing and can be absorbed and generated only as wholes.
Deutsch
[p. 133]Im folgenden will ich den Gedankengang mitteilen und die Tatsachen anführen, welche mich auf diesen Weg geführt haben, in der Hoffnung, daß der darzulegende Gesichtspunkt sich einigen Forschern bei ihren Untersuchungen als brauchbar erweisen möge.
English
In what follows I shall communicate the train of thought and cite the facts that led me onto this path, in the hope that the point of view to be set forth may prove useful to some investigators in their researches.
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English
Bern, 17 March 1905.
Deutsch
English
(Received 18 March 1905.)