Öt rendkívül fontos tanulmányának a közzététele nyomán nevezték el 1905-öt „csodálatos évnek” a nemzetközi fizikában, és a tudományág képviselői idén kicsit magukat is ünneplik Einstein révén. Igyekeznek a fizika látványos eredményeire ráirányítani a figyelmet.
Joggal tehetik ezt, hiszen az akkor – 1905-ben – mindössze 26 éves Einstein eredményei máig hatnak, egy évszázad távlatában is frissnek mondhatók.
Ebben az évben olyan munkákat tett közzé a híres tudós, amelyek az atombomba, a hidrogénbomba, az atomreaktorok működését tették lehetővé, továbbá a fekete lyukak, az ősrobbanás, a fény tulajdonságainak vizsgálatát segítették elő, valamint az atomok létezését is igazolták közvetve.
Einstein csodálatos éve
Einstein pályafutása
Albert Einstein két országban tanult, négy országban tanított, három ország állampolgára volt és egy negyediknek a köztársasági elnöke is lehetett volna. Róla elmondhatjuk, hogy igazi világpolgár volt.
1879. március 14-én született a németországi Ulmban. Hat héttel később a családja Münchenbe költözött, és a kis Albert itt járt a Luitpold Gimnáziumba. Nem sokkal ezután tovább vándoroltak Olaszországba, de Albert Svájcban, Aarauban folytatta tanulmányait. 1896-ban iratkozott be a svájci szövetségi műszaki főiskolára (ETH). Mindez már Zürichben történt, ahol így tehát matematikát és fizikát hallgatott – méghozzá tanári szakon. 1901-ben – diplomaszerzésének esztendejében – megkapta a svájci állampolgárságot, és minthogy képtelen volt tanári állást szerezni, a svájci szabadalmi hivatalban helyezkedett el.
1905-ben szerezte meg doktori fokozatát. A hivatalban nagyon sok szabadideje maradt, ekkoriban dolgozta ki legfontosabb tanulmányainak jelentős részét. 1908-ban magándocensnek nevezték ki Bernben. 1909-ben rendkívüli professzori állást kapott Zürichben, majd 1911-ben az elméleti fizika professzora lett Prágában. A következő évben visszatért Svájcba, Zürichbe, ahol hasonló posztra nevezték ki. 1914-ben a Vilmos Császár Fizikai Intézet igazgatója lett, és egyúttal a berlini egyetem professzori tisztét is megkapta. Ugyanebben az évben a német állampolgárságot is megszerezte. Berlinben 1933-ig maradt, ahonnan a nácik elleni tiltakozásul lemondott német állampolgárságáról és kivándorolt Amerikába. Itt a Princeton Egyetem elméleti fizika professzora lett. 1940-ben kapta meg az amerikai állampolgárságot, majd posztjáról 1945-ben vonult vissza. A második világháború után vezető alakja lett a „World Government Movement”-nek, vagyis a Világkormányzati Mozgalomnak. Ekkoriban ajánlották fel neki, hogy vállalja el Izrael állam elnöki posztját, ám ezt visszautasította a híres tudós. Ugyanakkor együttműködött Dr. Chaim Weizmann-nal, a jeruzsálemi Héber Egyetem felállításában.
Albert Einstein szinte megszámlálhatatlan tudományos kitüntetést és elismerést kapott. A nevesebb egyetemeken díszdoktorrá avatták, a világ legnagyobb akadémiái tiszteletbeli, levelező vagy rendes tagjukká választották. Kitüntetései között a legnagyobb presztízsű az 1921-es Nobel-díj. Ezt azonban nem a relativitáselméletért, hanem a fényelektromos jelenség tisztázásáért kapta. Elnyerte mindemellett a londoni Royal Society Copley-érmét 1925-ben és a Franklin Intézet Franklin-érmét 1935-ben.
Einstein 1903-ban vette feleségül Mileva Maric-ot, aki Ausztria-Magyarországban született. Egy lányuk és két fiuk született. 1919-ben bomlott fel házasságuk, és Einstein ebben az esztendőben vette feleségül unokatestvérét, Elsa Löwenthalt, aki 1936-ban hunyt el. Albert Einstein 1955. április 18-án távozott el, princetoni otthonában halt meg.
Április: Egy kávézás közbeni beszélgetés során (a téma a tea volt), Einstein benyújtja dolgozatát, amelyben a cukormolekulák méretét annak alapján számítja ki, hogy mennyire keverednek (diffundálnak) a folyadékban.
Május: Einstein bebizonyítja, hogy jóllehet a kis részecskék – mint például a pollen – mintha függetlenül mozognának a vízben, ám ez nem így van, hanem a vízben lévő atomok (pontosabban molekulák) lökdösik ezeket a részecskéket, méghozzá kaotikus, rendezetlen mozgásukkal. E mozgást egyébként Brown-mozgásnak hívják, és ezzel a számítással Einstein az atomok létezésére irányította rá a figyelmet.
Június: Megjelenik Einstein egyik leghíresebb munkája, a „speciális relativitásról” szóló teória. Einstein ezáltal szakít a hagyományos fizikával. Newton még úgy tartotta, hogy a gravitáció abszolút: a tömeg vonzza a tömeget. Ezért keletkeznek gázokból és porból a csillagok, és ezért keletkeznek más törmelékekből bolygók. Einstein azonban a normálistól (Newton elméletétől) eltérő anomáliákat is képes volt megmagyarázni: a tudósok addig azt hitték, hogy a fény csak egy a sokféle elektromágneses hullám közül, amely egy láthatatlan közegen keresztül halad. Ezt a láthatatlan anyagot éternek nevezték, és úgy vélték, a fény sebessége mindig ugyanakkora. Einstein bebizonyította, hogy a fény sebessége konstans, azaz állandó, több mint 300 ezer kilométer másodpercenként. Ugyanakkor a fény sebessége különböző lesz attól függően, hogy a megfigyelő milyen helyzetben van, és milyen sebességgel halad. Így például a Föld körül keringő műholdak órái kicsit lassabban járnak, mint a mieink itt a bolygón. Éppen ezért speciális programok módosítják a szatellitek időmérő szerkezeteit, hogy egyeztessék a földi idővel azokat.
November: Einstein publikálja a speciális relativitás kiterjesztéséről szóló tanulmányát, amely a tömeg és az energia viszonyáról szól. 1907-ben aztán megfogalmazza híres képletét is, amely kimondja: E=mc2. Ez tehát a tömeg és az energia ekvivalenciájáról szól, arról, hogy a tömeg energiává alakítható át. Ez a későbbi atom- és a hidrogénbomba vagy éppen az atomreaktorok működésének a fizikai alapja. Ha ugyanis az elemi részecskék vagy az atom(mag)ok tömeget veszítenek, akkor ez a tömeg energia formájában jelenik meg. A Teller Ede, illetve a szovjet-orosz Szaharov által kifejlesztett hidrogénbombában például a négy egyesülő hidrogén atom (kissé leegyszerűsítve, hiszen a bombában deutériumot, illetve tríciumot is használnak) tömege nagyobb, mint a szintén négy részecskéből álló, a hidrogén atommagokból keletkező hélium atom magja. A tömegkülönbség energia formájában sugárzódik ki. Ez a jelenség az alapja a Nap működésének is egyébként, ahogyan ezt később Weizsäcker és Bethe bebizonyította. Einstein bizonyította tehát először, hogy a tömeg energiává alakítható át.
És ez még csak az előjáték volt!
Az 1905-ös munkák valóban egy csodálatos év termékei voltak, ám ezek mégiscsak előjátéknak számítanak Einstein későbbi, 1916-os, szintén hatalmas tudományos teljesítményéhez képest, amikor is kidolgozza az általános relativitás elméletét. A speciális relativitáselmélet ugyanis nem számolt a gravitációval. Newton szerint a gravitáció egy konstans, abszolút erő: ha leejtesz egy almát, akkor lehull a földre. A bolygók pedig ellipszis alakú pályán keringenek a Nap körül, mert gravitáció hat a planétákra.
Einstein relatív világában azonban az anyag meggörbíti a teret és az időt is maga körül, s például a Nap is eltéríti a tér-idő szerkezetét, ezért keringenek körülötte a bolygók. Így még a rendkívül kicsiny részecskékre, vagyis a fény alkotóelemeire is képes hatni a Nap. 1919-ben a csillagászok aztán meg is figyelték, hogy egy távoli csillag fényét pár századmilliméterrel képes volt a mi Napunk eltéríteni, ami a relativitáselmélet kísérleti bizonyítékának is tekinthető.
Az általános relativitáselmélet volt az a teória, amely megteremtette a fekete lyukak, az univerzum tágulása és a Big Bang, vagyis az ősrobbanás kutatásának alapjait.
