Сама тема первого Сольвеевского конгресса в 1911 г.— теория излучения и кванты — указывает, что было основным предметом дискуссий в те дни. Наиболее существенным успехом физики предыдущего столетия были, по-видимому, максвелловская электромагнитная теория, предложившая теперь широко известное объяснение явлений излучения, и статистическое толкование термодинамических принципов, вершиной которого явилось установление Больцманом связи между энтропией и вероятностью состояния сложной механической системы. Однако расчёт спектрального распределения плотности излучения в замкнутой полости при тепловом равновесии обнаружил неожиданные трудности; особенно ярко подчёркнутые точнейшим анализом Рэлея.
Поворотный пункт в развитии был достигнут Планком в первом году нашего столетия, когда он открыл универсальный квант действия, обнаруживший черты целостности в атомных процессах, совершенно чуждые идеям классической физики и превосходящие доктрину древних о предельной делимости материи. На этом новом фоне Эйнштейн сразу подчеркнул явные парадоксы, связанные с любой попыткой детально описать взаимодействие между излучением и веществом; Эйнштейн не только привлек внимание к планковским идеям, использовав их при исследовании теплоемкости твердых тел при низких температурах, но в связи со своей оригинальной трактовкой фотоэлектрического эффекта ввёл также идею о квантах света или фотонах как носителях энергии и импульса в элементарных процессах излучения.
Фактически введение представления о фотонах означало возрождение старой, времён Ньютона и Гюйгенса, дилеммы о корпускулярной или волновой структуре света, которая, казалось бы, была уже решена в пользу волновой структуры в результате развития электромагнитной теории излучения. Ситуация была весьма своеобразна, так как само определение энергии и импульса фотона через произведение планковской константы на частоту или же соответственно на волновое число непосредственно относится к характеристикам волновой картины. Таким образом, мы были поставлены перед некоторым, ещё не встречавшимся типом соотношений дополнительности между различными фундаментальными понятиями классической физики. Изучение этих взаимоотношений выявило позже ограниченность области применимости детерминистического описания и потребовало существенно статистического подхода даже к самым элементарным атомным процессам.
Дискуссию на конгрессе открыл Лоренц. Он блестяще изложил аргументацию, основанную на классических идеях, ведущую к принципу равномерного распределения энергии по степеням свободы физической системы, включающей не только движение составляющих её материальных частиц, но также и нормальные колебания электромагнитного поля, связанного с электрическим зарядом частиц. Эта аргументация, аналогичная рэлеевскому анализу теплового равновесного излучения, приводила, однако, к хорошо известному парадоксальному результату, согласно которому никакое тепловое равновесие невозможно, так как вся энергия системы будет постепенно передаваться электромагнитным колебаниям всё более высоких частот.
Казалось, что единственный путь согласования теории излучения с принципами обычной статистической механики был предложен Джинсом. Он состоял в том, что экспериментальные условия следует относить не к реальному равновесию, а к квазистационарному состоянию, в котором образование высокочастотного излучения ускользает от наблюдения. Свидетельством остроты трудностей в теории излучения было зачитанное на конгрессе письмо лорда Рэлея, в котором он советовал внимательно обсудить предложение Джинса. Однако вскоре при более тщательном рассмотрении выяснилось, что аргументы Джинса нельзя было поддержать.
Доклады и дискуссии на конгрессе были во многих отношениях просто великолепными. Так, после докладов Варбурга и Рубенса об экспериментальных наблюдениях, подтверждающих планковский закон теплового излучения, сам Планк изложил аргументы, которые привели его к открытию кванта действия. Обсуждая трудности согласования этой новой особенности с системой понятий классической физики, он подчеркнул, что существенным моментом было не введение новой гипотезы о кванте энергии, а, скорее, видоизменение самого понятия действия, и выразил убеждение, что принцип наименьшего действия, который сохранил свою силу также и в теории относительности, может оказаться путеводной нитью для дальнейшего развития квантовой теории.