Albert Einstein Ulm, 14. ožujka 1879. - Princeton, 18. travnja 1955.), čuveni njemački teoretičar fizike i jedan od najistaknutijih stvaratelja novog doba u fizici. Između 1905. i 1925. godine Einstein je promijenio naše razumijevanje prirode na svim razinama, od najmanjeg fotona pa do svemira kao cjeline. Stotinu godina poslije još uvijek istražujemo Einsteineov svemir.

Albert Einstein kao dijete, ovo je ujedno i najstarija postojeća slika Alberta Einsteina

Albert Einstein rođen je 14. ožujka 1879. u Ulmu, gradu na jugu Njemačke, u židovskoj obitelji koja nije bila osobito religiozna. Otac Hermann bio je trgovac kemikalijama i elektrotehničkim materijalom, a trgovao je najprije u Njemačkoj, zatim u Švicarskoj i potom u Italiji, te je poticao mladog Einsteina da postane inženjer, dok je majka Pauline naklonjena glazbi inzistirala da uči svirati violinu. Sestra Maja bila je dvije godine mlađa i slijedila je bratove stope školujući se u Švicarskoj.Po zanimanju je bio profesor.

Sve do svoje treće godine Albert nije progovorio, ali je pokazivao nevjerovatnu radoznalost i brilijantnu moć shvaćanja kompliciranih matematičkih koncepata. Roditelji su ga naučili samopouzdanju i dopustili mu da već u dječačkoj dobi sam donosi odluke o svom obrazovanju, karijeri, vjeri i državljanstvu. Ovakva intelektualna samostalnost pokazala se kasnije osnovom za njegova znanstvena postignuća.

Imao je pet godina kad je dobio prvi kompas, i to je događaj kojeg se i sam kasnije rado sjećao. Snažno ga je impresionirala magnetska igla kojom je upravljala neka nevidljiva sila. Ovo iskustvo u njemu je probudilo čuđenje koje se nije gasilo do kraja života.

Tijekom školovanja, Albert nije uvijek briljirao. Kao dječak razvija nepovjerenje spram autoriteta, što je podrazumijevalo njegove učitelje, ali i neke postulate i pravila koje su utemeljili drugi znanstvenici. Podvrgavanje disciplini, nemaštovi školski duh i postojeće metode učenja u školskom sustavu bile su za njega naprihvatljive, pa je često izostajao s predavanja koristeći to vrijeme za učenje fizike, matematike i filozofije na svoj način (npr. u dobi od 12 godina sam je naučio geometriju). Školovanje je započeo u Münchenu, prvo u Katoličkoj školi, a zatim u Lutipold gimnaziji. Godine 1894., nezadovoljan sustavom učenja, u dobi od 15 godina napušta školu i pridružuje se roditeljima u Italiji. Odlučio se dalje školovati samostalno.

Sljedeće godine nije se uspio upisati na Švicarski institut za tehnologiju, pa je srednju školu završio u švicarskom gradu Aarau u dobi of 17 godina. U školskom sustavu mrzio je bešćutno podvrgavanje disciplini, nemaštoviti školski duh i postojeće metode učenja. Često je izostajao s predavanja i koristio to vrijeme učeči fiziku na svoj način te svirajući svoju voljenu violinu. Treba spomenuti kako profesori nisu imali lijepo mišljenje o njemu. Iste godine upisuje se na Tehnološki institut u Zürichu (ETH). Godine 1900. diplomirao je i tako postao profesor matematike i fizike, praktički učeći iz bilješki svoga kolege Marcela Grossmana. Neuspješno je tražio posao u struci, nadajući se ostanku na fakultetu. Nalazio je povremene poslove na periferiji akademskog svijeta i polako je gubio volju za znanstvenim radom na fakultetu.

Godine 1902. konačno se zaposlio u Švicarskom patentnom zavodu u Bernu kao ispitivač patenata, što mu je dalo vremena da se posveti vlastitim znanstvenim radovima. Tamo je proveo 7 godina, tijekom kojih je napisao i objavio znanstvene radove koji su zauvijek promijenili poimanje vremena i prostora. U tom razdoblju otkrio je niz osnovnih zakona prirode (brzinu svjetlosti kao maksimalnu brzinu, dilataciju vremena i novu interpretaciju dilatacije dužina, te ekvivalentnost mase i energije, korpuskularnu prirodu svjetlosti i princip ekvivalencije te osnovu opće teorije relativnosti).

1905. - "čudesna godina" [uredi]

Einstein 1921.

Albert Einstein na dodjeli Nobelove nagrade za fiziku 1921.

U ožujku 1905. godine Einstein je poslao u tada vodeći njemački časopis iz fizike Annalen der Physik članak pod naslovom Razmatrajući heuristički pogled prema emisiji i transformaciji svjetlosti. U tom radu iznio je novo razumijevanje strukture svjetlosti. Zaključuje da svjetlost ima dvojnu prirodu: ovisno o tipu eksperimenta, svjetlost će se ponašati kao čestica ili kao val. Diskretne, neovisne čestice energije od kojih se svjetlost sastoji kasnije su nazvane fotonima.

Einstein je uspješno objasnio fotoelektrični efekt pomoću koncepta fotona, što mu je donijelo i Nobelovu nagradu 1921. za doprinos teorijskoj fizici. Njegova interpretacija fotoelektričnog efekta omogućila je eksperimentalno određivanje vrijednosti Planckove konstante (h), dotada nepoznatog iznosa.

U travnju iste godine dovršio je svoj doktorski rad Novo određivanje molekularnih dimenzija, u kojem je pokazao kako se može odrediti Avogadrov broj i veličina iona u otopini mjereći osmotski tlak i difuzijske koeficijente.

U svibnju je poslao časopisu Annalen der Physik svoj drugi članak po naslovom O gibanju čestica uronjenih u mirujuću tekućinu kako to nalaže molekularna kinetička teorija otopine. Ovdje je predložio objašnjenje nasumičnog kretanja mikroskopskih čestica (tzv. Brownovo gibanje, koje je zabilježio britanski botaničar Robert Brown 1827. godine) pomoću poznate kinetičke teorije koja objašnjava toplinu kao efekt neprestanog kretanja atoma. Ako se sićušne, ali pod mikroskopom vidljive, čestice nalaze u tekućini, nasumični sudari s nevidljivim atomima (molekulama) uzrokuju da mikročestice plešu nasumičan skokovit ples. Detaljno je objasnio to kretanje i osnažio postojeću kinetičku teoriju. To je bio velik doprinos u stvaranju predodžbe o atomima i molekulama kao osnovnim djelićima svega što nas okružuje.

Albert Einstein i Niels Bohr

Godine 1905. primio je doktorat ciriškog sveučilišta za teoretsku disertaciju o dimenziji molekula. U lipnju 1905. godine Einstein objavljuje članak kojim udara temelje onome što je danas poznato kao specijalna teorija relativnosti. Još od vremena Galileia i Newtona, fizičari su znali da laboratorijska mjerenja mehaničkih procesa ne mogu pokazati razliku između aparatura koje miruju i aparatura koje se pravocrtno gibaju konstantnom brzinom. Ovo se zove princip relativnosti. No prema elektromagnetskoj teoriji koju su razvili Maxwell i Lorentz, svjetlost ne bi trebala zadovoljavati taj princip. Njihova teorija je predviđala da bi mjerenja brzine svjetlosti trebala pokazati efekt gibanja. No to nije bilo moguće eksperimentalno dokazati: brzina svjetlosti nije varirala. Einstein je bio uvjerenja da se princip relativnosti mora odnositi na sve fenomene, bili oni mehanički ili ne. Pronašao je način da dokaže da je ovaj princip kompatibilan s elektromagnetskom teorijom uvođenjem novog koncepta. Einstionva specijalna teorija relativnosti sinteza je duboke analize osnovnih koncepcija o prostoru i vremenu.

Četiri godine kasnije (1909.) postaje izvanredni profesor teorijske fizike na sveučilištu u Zürichu i postaje redovni profesor na Visokoj Tehničkoj školi. Godine 1911. premješten je na njemačko govorno sveučilište u Pragu, a 1912. vraćen je na sveučilište u Zürichu. Prije toga radio je dvije godine kao predavač na zamjeni na istom sveučilištu. Od 1914. direktor je Kaiser-Wilhelmovog instituta u Berlinu (Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik) i član Pruske akademije znanosti. U Berlinu radi na svojoj teoriji gravitacije, koja je sadržana u općoj teoriji relativiteta, objavljenoj u dopunjenom obliku 1916. godine. Tih godina ponovo prima njemačko državljanstvo.

Jedna od osnovnih postavki ove teorije jest ta da je brzina svjetlosti konstantna i da ne ovisi o brzini kretanja izvora svjetlosti. Stoljećima su znanstvenici mislili da ne postoji granica brzine kretanja nekog tijela, ali Einstein je pokazao da u svemiru ipak postoji ograničenje brzine: najveća moguća brzina upravo je brzina svjetlosti i iznosi 300 000 kilometara u sekundi.

Ova teorija donijela je i drugo nevjerojatno otkriće: vrijeme je relativno. Sekunda nije uvijek sekunda, svugdje u svemiru, protjecanje vremena ovisi o tome gdje se nalazite i kojom brzinom se krećete. Znanstvenici su prije vjerovali da postoji "univerzalni sat" za čitav svemir, te da vrijeme protječe jednakom brzinom za sve. No Einstein vjeruje da brzina kojom protječe vrijeme ovisi o tome koliko se brzo kreće sat koji to vrijeme mjeri. Što je veća brzina nekog objekta, to sporije vrijeme prolazi na njemu. Znanstvenici su proveli ekperiment da bi ovo dokazali: uskladili su dva vrlo precizna atomska sata, i onda jedan poslali avionom oko Zemlje. Kada se vratio, ustanovili su da malim djelićem sekunde zaostaje sa satom koji je ostao na Zemlji. Ovaj efekt je stoga beznačajan, osim za brzine koje se približavaju brzini svjetlosti.

U rujnu iste godine Einstein je iznio jednu od posljedica svoje teorije relativnosti u članku Ovisi li inercija tijela o njegovu energetskom sastavu ?: ako neko tijelo emitira određen iznos energije, tada se masa toga tijela mora smanjiti za proporcionalni iznos. Naime, dotad se smatralo da su materija i energija dvije posve različite pojave, neovisne jedna o drugoj. Materija je sva tjelesna supstanca u svijetu, neovisna o veličini i agregatnom stanju, dok energiju čine sve one nematerijalne, netjelesne pojave kao što su svjetlost, toplina, magnetizam. Stoljećima se smatralo da se materija i energija ne mogu stvoriti ni uništiti, već mogu samo mijenjati oblik. Einstein je pokazao da se materija može uništiti i pretvoriti u energiju, i obratno. Masa i energija su dakle ekvivalentne. Ovaj odnos prikazao je čuvenom formulom E=mc². Ova jednadžba pomaže objasniti razne fizikalne fenomene, od zvijezde do atomske bombe - iako Einstein u početku nije očekivao takvu praktičnu primjenu.

Masa i energija su dakle različite manifestacije jedne te iste stvari, ako množimo sa c² (kvadirirana brzina svjetlosti). Radi se o vrlo velikim vrijednostima, pa ako pomnožimo vrlo malu masu sa c², na primjer masom novčića, dobit ćemo goleme količine energije. Kada bi se novčić mogao u potpunosti pretvoriti u energiju, tom bi se količinom energije moglo opskrbljivati čitavo područje New Yorka barem dvije godine.

No vratimo se u stvarnost: temperatura i tlak potrebni da se jedan novčić pretvori u potpunosti u energiju mnogo su veći od one koju nalazimo u središtu Sunca. Stoga kovanice i nisu baš praktičan izvor energije.

Mileva Marić, Einsteinova prva supruga

Einstein je volio žensko društvo gotovo jednako kao fiziku. U brak je stupio dva puta. U Srpkinju Milevu Marić, matematičarku s kojom je studirao na Tehnološkom institutu, zaljubio se 1898. godine, a vjenčali su se 5 godina kasnije. Imali su troje djece, dva sina rođena u braku, i kćer Lieserl koja se rodila 1902. godine. Sinovi Hans Albert i Eduard bili su bliski s ocem dok se Einstein i Mileva nisu razveli 1914. godine. Eduard je najveći dio života imao zdravstvene probleme, i živio je s majkom u Zürichu do njene smrti 1948. godine.

Einstein sa svojom drugom suprugom Elsom

Svoju drugu ženu Elsu Löwenthal (koja mu je bila i sestrična) sreo je tijekom kratkog posjeta Berlinu na jednom od svojih putovanja 1912. godine. Kada se Einstein teško razbolio 1917. godine, Elsa se o njemu pažljivo brinula do oporavka, a njezina predanost ga je dirnula. Svoju vezu okrunili su brakom 1919. godine. To je i Elsi bio drugi brak, te je Einstein njezine dvije kćeri, Ilse i Margot, prigrlio kao svoje. U braku su bili 17 godina.

Einstenova pisma, koketna i često tajna, svjedoče o brojnim vezama s drugim ženama kroz cijeli njegov život. Elsa je umrla 1936. u Princetonu, nekon čega se Einstenova sestra Maja doselila k njemu i tu živjela do svoje smrti 1951.

Einstein je prezirao militarizam i uoprabu sile, te se uvijek zalagao za pravdu i mir, iako je kasnije došao do zaključka da je u nekim slučajevima borba za mir jednostavno nužna. Sam Einstein bio je žrtva nasilnog režima što je možebitno još i pojačalo želju za mirom.

Kada je 1933. Adolf Hitler postao kancelar Njemačke, Einstein kao Židov nije mogao normalno nastaviti život u tadašnjem Trećem Reichu. Po dolasku Hitlera na vlast 1933. Einsteinu su oduzete sve funkcije i konfisciran imetak. U znak protesta Einstein se odriče njemačkog državljanstva. Bojeći se smrti, Einstein u prosincu 1932. bježi u SAD, gdje je radio na institutu u Kaliforniji. Godine 1940. dobiva američko državljanstvo, te se odriče njemačkog, ali zadržava švicarsko državljanstvo. Einsteina su američke vlasti, nakon dobivanja državljanstva, sumnjičile da "špijunira" za SSSR. Strah od komunizma dosegao je vrhunac u razdoblju hladnoga rata između SAD-a i SSSR-a.

Einstein dobiva američko državljanstvo 1940.

Tada su Komisija za neameričke aktivnosti i senator Joseph McCarthy optuživali mnoge ličnosti da su komunisti. No, iako je pod njegovim imenom arhivirano oko 1,500 stranica koje dokazuju njegove navodne subverzivne političke aktivnosti, Einstein nikada nije bio optužen, niti pozvan da odgovara pred Komisijom.

Einstein i Robert Oppenheimer, fizičar koji je konstruirao prvu atomsku bombu. Einsteinova uloga bila je neizravna i on se nikada nije smatrao "ocem" oslobađanja atomske energije.

Einstein je još za boravka u Njemačkoj, kao mirotvorac, javno osudio njemačku agresiju na počerku Prvog svjetskog rata. Nakon 1919. iskoristio je svoj položaj za promicanje pacifističkih ideja. Do 1930. godine, Einstein je bio vodeća ličnost u globalnom pokretu za mir. Einstein se 1925. pridružio Mahatmi Gandhiju i drugim istaknutim pacifistima u potpisivanju izjave u kojoj se protive obaveznoj vojnoj službi, smatrajući je namjernom obukom ljudi da ubijaju, što potkopava poštovanje pojedinca, demokracije i ljudskog života.

Bio je čovjek širokih koncepcija, slobodouman, slobodoljubiv i konzekventan pacifist koji se uvijek zalagao za pravdu i mir. Svoju punu podršku dao je pacifizmu i cionizmu, ali se nakon odlaska iz Njemačke i dolaskom nacista na vlast nije zalagao za pacifizam spram nacista. Stoga je bio meta mnogim antisemitskih i desno orijentiranih elemenata u Njemačkoj. Čak su i njegove znanstvene teorije bile javno izvrgnute ruglu, posebice njegova teorija relativiteta, od strane nacista.

Osim progona Židova uzrokovanog jačanjem nacizma u Njemačkoj, u laboratoriju u Berlinu razdijeljen je atom uranija, što je moglo dovesti do nove prijetnje miru u svijetu - stvaranja atomske bombe. Kada je Einstein uvidio da bi Nijemci moglu uspjeti u izradi atomske bombe, obratio se 1939. godine pismom predsjedniku Franklinu Delanu Rooseveltu, sa još nekoliko svojih kolega. Ovo je na neki način potaklo nastojanja SAD-a da preduhitri Njemačku. Iako nikada nije direktno sudjelovao u izradi atomske bombe, Einstein se netočno povezuje s razvojem nuklearnog oružja. Njegova čuvena jednadžba E=mc² objašnjava energiju oslobođenu u atomskoj bombi, ali ne daje upute kako je izraditi. Nakon završetka 2. svjetskog rata angažirao se na svjetskom razoružavanju.

U posljednjem desetljeću svog života Einstein se nije odrekao borbe za mir. Aktivan je bio u politici, govorio je i pisao o potrebi za međunarodnom suradnjom i eliminacijom nuklearnog oružja. Podupirao je cioniste (pristaše pokreta za renesansu židovskog identiteta u dijaspori, te za povratak Židova u njihovu domovinu na Srednjem istoku i osnivanju židovske države), ali je odbio velikodušnu ponudu vođa države Izrael da 1948. postane prvi predsjednik. Izjašnjavao se i protiv rasizma. Podržavao je socijalizam, a kapitalizam je opisao kao "ekonomsku anarhiju". Ovakve izjave, kao i potpora uništenju atomskog oružja te promicanje ljudskih prava, učinile su da su mu suvremenici bili jako skloni ili potpuno neskloni.

Albert Einstein u kasnijim godinama

Einstein je imao još jedan vrlo ambiciozan cilj. Želio je opisati sve fizikalne fenomene - od najmanjih subatomskih čestica do cijelog svemira - pod idejom teorije velikog ujedinjenja, no to djelo nije uspio dovršiti. Preminuo je tiho u bolnici u Princetonu 18. travnja 1955. godine. Njegova ideja nije umrla s njim, teorija velikog ujedinjenja jedna je od najzanimljivijih tema današnje fizike. Einsteinov rad postavio je temelje istraživanju evolucije svemira, kao i moderne tehnologije, uključujući lasere i računalne čipove. Albert Einstein je preminuo 18. travnja 1955. godine u 76-oj godini života u Princetonu, New Jersey. Ukupna kolekcija Einsteinovih dijela objavljena je početkom 1987. godine

Einstein i Hendrik Antoon Lorentz

Einstenovo najpoznatije djelo je teorija relativnosti koja je ne samo od osnovne važnosti kao temeljni okvir za daljnji razvoj teorijske fizike, već duboko zahvaća i u filozofske koncepcije, napose o prostoru i vremenu, a povrh toga u probleme kozmologije i kozmogonije. No, glede Einsteinovoga udjela u nastanku teorije relativnosti i danas postoje kontroverze: naime, glavne jednadžbe specijalne teorije relativnosti postavili su drugi (Fitzgerald, Lorentz, Poincare), a čak i najpoznatiji Einsteinov doprinos, tzv. jednadžba energija-masa, nazočan je u radu malo poznatoga talijanskog fizičara kojega je Einstein poznavao i konzultirao. Glede pak opće teorije relativnosti, tj. kovarijantnih jednadžbi, glasoviti njemački matematičar David Hilbert ih je objavio prije Einsteina, pa se ta teorija često zove Einstein-Hilbertova. Sve je to potaklo sumnje u potencijalne Einsteinove plagijatorske "pothvate".

Osim te teorije Einstein je fizici je dao i druge vrlo važne priloge. Tako je 1905. uveo hipotezu o kvantima svjetlosti ili fotonima, tj. pretpostavku da se svjetlost može shvatiti i korpuskularno, kao roj čestica, kad se trebaju objasniti neke pojave, napose fotoefekt. Godine 1917. izveo je prve kvantne zakone za materiju. Veoma važan je njegov rad na polju induciranog zračenja, što je postalo teoretskom osnovom za lasere. Također, Einstein je autor izuzetno važnih studija na području Brownovog gibanja (što je dalo neizravan dokaz za postojanje atoma prije eksperimentalne potvrde), kvantne statistike za bozone, te zakona po kojem se računa toplinski kapacitet kristala. Za radove na polju kvantne teorije dodijeljena mu je 1921. Nobelova nagrada. Razvio je teoriju fizičkog polja tražeći vezu među gravitacijskim i elektromagnetskim poljem.

Albert Einstein je nesumnjivo veliki fizičar, jedan od najznačajnijih u 20. stoljeću. No, aura skoro nepremašenoga mudraca koju je oko njega gradio tisak i popularna kultura, promovirani kroz masovne medije (često na iritaciju drugih znanstvenika poput Enrica Fermija ili Davida Hilberta) - nemaju potkrjepe u realnosti, jer je fizika i u 20. stoljeću, a kamoli prije, dala jednako vrijedne i vrjednije znanstvenike.

Einstein je za razliku od mnogih svojih kolega smatrao kako je jedini izvor znanja iskustvo.

Iz područja

3D