為何愛因斯坦的相對論沒拿諾貝爾？從光電效應到重力波的實驗故事

十九世紀末：自滿與裂痕

十九世紀末的物理學家以為大事都做完了，像邁克爾遜在1887年測出光速似乎與地球運動無關後，很多人覺得基本原理已穩固。普朗克也曾被告知物理差不多已經完備。可惜不是——從普朗克開始，量子化的概念打破舊秩序，接著愛因斯坦在1905年提出一系列論文，讓物理世界劇變。

普朗克與量子革命

普朗克為了解釋黑體輻射，提出能量不能連續而是「量子化」的想法。這像是把原本被當作平滑的水面，變成很多小水滴來解釋某些現象。這一點為後來的量子物理打下基礎。

相對論的核心概念

狹義相對論的兩個關鍵是：1) 物理法則在所有慣性參考系相同；2) 真空中的光速對所有觀察者一樣。這導致時間和空間不是絕對的，會發生時間膨脹與長度收縮；牛頓的絕對時空被取代。廣義相對論進一步把重力看成時空彎曲的結果，質量讓時空彎曲，物體沿著彎曲路徑運動。

光電效應：為何容易被實驗驗證

光電效應指的是光照射金屬會釋放電子。愛因斯坦提出光具有粒子性（光子），光子的能量與頻率成正比，低於某個頻率就不會把電子打出來。這個現象簡單、重複性高、容易量測——實驗室就能驗證，因此比起抽象、難以直接做實驗的相對論，更容易被當時的評審接受，這也是他以光電效應獲得1921年諾貝爾獎的主要原因。

相對論為何未立即拿諾貝爾？

幾個原因交織：一是相對論顛覆既有觀念（像否定乙太），數學複雜讓人疑惑；二是第一次世界大戰後德國與猶太科學家在政治與民族情緒中受排擠，對愛因斯坦的反感影響評價；三是哲學家柏格森在公開場合挑戰愛因斯坦，讓爭論從學術走向大眾化；最重要的是，諾貝爾委員會偏好有確實、可重複實驗支持的成果，當時相對論還欠缺明確且可重複的實驗證據。

實驗如何一步步證明相對論？

實驗驗證的路徑往往慢而曲折：1919年愛丁頓觀測日食時測到星光偏折，支持廣義相對論；後來1970年代到1990年代有更多間接證據，例如1983年錢德拉賽卡的恆星結構理論、1993年Hulse與Taylor發現的脈衝星系其軌道隨時間減少符合重力波能量耗散；2015年LIGO直接偵測到重力波（黑洞合併），2017年相關科學家因而獲諾貝爾獎，2020年彭羅斯因證明黑洞形成與廣義相對論的關係獲獎。這些一步步把相對論的預言變成可測量的現象，讓原本被質疑的理論獲得堅實支持。