Albert Einstein (wym. ) (ur. 14 marca 1879 w Ulm, zm. 18 kwietnia 1955 w Princeton) – fizyk teoretyk, obywatel Szwajcarii i USA pochodzenia niemiecko-żydowskiegoObywatelem Szwajcarii Einstein był przez większość życia, od roku 1901, a obywatelem USA został na starość, w roku 1940; por. dalsza sekcja., noblista z dziedziny fizyki za 1921 rok, w uznaniu za „wkład do fizyki teoretycznej, zwłaszcza opis prawa efektu fotoelektrycznego”.
Einstein zrewolucjonizował zarówno mechanikę, jak i teorię pola, głównie w wersji klasycznej, choć odegrał też kluczową rolę dla mechaniki kwantowej.
Einstein to twórca szczególnej teorii względności, która ulepszyła mechanikę Newtona i zastąpiła w tej korekcyjnej roli teorię eteru LorentzaGranice między bliźniaczo podobnymi teoriami Lorentza i Einsteina bywają dość płynne, jednak zwykle traktuje się je rozdzielnie, przez silne zakorzenienie teorii Lorentza w elektrodynamice Maxwella i modelu materii, który okazał się fałszywy. Przez to Henri Poincaré rozwijający tę teorię zwykle nie jest uważany za współtwórcę STW, a jedynie jej prekursora, bliskiego konceptualnie właściwej teorii.. Autor wynikającej z STW równoważności masy i energii, czasem formułowanej słynnym wzorem E = mc2. Został on potwierdzony przez reakcje subatomowe, np. jądrowe; doprowadziło to do rewizji zasady zachowania masy, samego pojęcia materii i otworzyło epokę jądrowej broni oraz energetyki. Twórca ogólnej teorii względności, która połączyła newtonowskie prawo powszechnego ciążenia z nową mechaniką. Nie była to jedyna ani nawet pierwsza synteza tego typuWcześniejszym przykładem relatywistycznej teorii grawitacji jest np. skalarna teoria Nordströma z 1913 roku, sfalsyfikowana w 1919 przez obserwacje Eddingtona potwierdzające jednocześnie OTW., jednak OTW w odróżnieniu od konkurencji okazała się poprawna, zostając nowym paradygmatem w opisie grawitacji. Einstein oparł na swojej teorii pierwsze modele kosmologiczne oraz pierwsze przewidywania grawitacyjnych fal czasoprzestrzeni. Wprowadził też do niej opcjonalną stałą kosmologiczną, która później okazała się możliwym wyjaśnieniem ciemnej energii. Teoria Einsteina dzięki tym i innym wynikom doprowadziła do rozkwitu astrofizyki w XX wieku.
Naukowiec przewidział również istnienie fotonu – postulując dualizm korpuskularno-falowy światła. Było to poprawne wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego, przewidujące też nowe zjawiska jak efekt Comptona, które ostatecznie potwierdziło cząstki światła. Hipoteza Einsteina umożliwiła też innym fizykom stworzenie właściwej mechaniki kwantowej – dzięki przeniesieniu tej dualistycznej koncepcji na elektron przez de Broglie’a. Jednocześnie Einstein był czołowym krytykiem najczęstszej, kopenhaskiej interpretacji kwantów i współautorem paradoksu EPR. Wprowadzone w nim pojęcie splątania kwantowego umożliwiło nie tylko badanie kwantowych fundamentów i możliwości ewentualnej rewizji tej teorii; otworzyło też całą dyscyplinę informatyki kwantowej. Odkrywca emisji wymuszonej, na której opierają się lasery. Opisał też statystykę Bosego-Einsteina i możliwość istnienia kondensatu Bosego-Einsteina – czasem nazywanego piątym stanem skupienia, łamiącego intuicyjne własności materii jak nieprzenikliwość. Einstein przysłużył się też innym dziedzinom fizyki jak klasyczna mechanika statystyczna – jego model ruchów Browna dostarczył koronnych dowodów teorii atomistycznej. Badania Einsteina nad materią skondensowaną obejmowały też teorię ciała stałego. Jego prace nad zunifikowaną teorią oddziaływań nie spełniły oczekiwań, jednak znalazły odzwierciedlenie w późniejszych, potencjalnie prawdziwych modelach pól i cząstek jak teoria strun.
Dzięki tym osiągnięciom Einstein jest uważany za jednego z największych fizyków XX wieku lub największego z nich. Jego ogólna teoria względności jest uważana za jeden z największych przełomów w fizyce XX wieku, obok wspomnianej teorii kwantów. Ponadto Einstein jest uznawany za jednego z największych fizyków w całej historii, obok Newtona, Maxwella czy Galileusza. W 1999 roku czasopismo naukowe „Physics World” w gronie 100 wiodących fizyków przeprowadziło ankietę. Jako największego fizyka wszech czasów wskazano właśnie Einsteina. W tym samym roku portal „PhysicsWeb” zorganizował sondaż, który przyznał Einsteinowi drugie miejsce Newton tops PhysicsWeb poll, physicsworld.com, 29 listopada 1999 [dostęp 2021-10-11].. W 1999 r. Einstein był też uznany za człowieka stulecia według amerykańskiego tygodnika „Time”.
Ten wybitny fizyk miał też wkład do filozofii nauki, popularyzacji fizyki i jej historii oraz zajmował się aktywizmem politycznym. Jego teorie wywarły również wpływ na rozwój XX-wiecznej matematyki, zwłaszcza geometrii różniczkowej z analizą na rozmaitościach, topologii różniczkowej i teorii grup Liego. Kariera Einsteina trwała przeszło pół wieku; przez ten czas opublikował ponad 450 prac, w tym przeszło 300 naukowychPozostałe to między innymi: O syjonizmie (1930), Dlaczego wojna? (1933, współtworzone z Zygmuntem Freudem), książka popularyzatorska Ewolucja fizyki (1938, współtworzone z Leopoldem Infieldem)..
Był profesorem różnych placówek w Szwajcarii, Austro-Węgrzech, Niemczech i USA: Uniwersytetu w Zurychu, Uniwersytetu Karola w Pradze, Politechniki Federalnej w Zurychu (ETHZ), Uniwersytetu Berlińskiego i Instytutu Badań Zaawansowanych (IAS) w Princeton.
Życiorys Dzieciństwo i rodzina
thumb|Trzyletni Albert Einstein (1882) Albert Einstein urodził się w piątek 14 marca 1879 r. o godzinie 11:30 w domu przy Bahnhofstrasse B nr 135 w mieście Ulm położonym w Wirtembergii na południu Niemiec. Jego matką była Paulina Einstein (z domu Koch), a ojcem – Hermann Einstein. Oboje byli Żydami. Hermann Einstein handlował pierzynami.. Później jego brat Jacob namówił go do wspólnego założenia zakładu produkującego instalacje gazowe i wodno-kanalizacyjne... W 1881 r. cała rodzina przeniosła się do Monachium, gdzie powstał zakład. Tam też 18 listopada 1881 r. urodziła się Maria. – jedyna siostra Einsteina.
Przyszły fizyk dość późno zaczął mówić. Pierwszy raz zetknął się z nauką, gdy miał pięć lat. Jego ojciec pokazał mu kompas, którego działanie wywarło na nim „głębokie i trwałe wrażenie”. W tym czasie Einstein rozpoczął naukę w domu. Ponieważ jego matka była muzykiem, Albert w wieku sześciu lat zaczął uczyć się gry na skrzypcach. Lekcje gry pobierał do trzynastego roku życia. Grał do późnej starości, dopóki nie zaczęło mu to sprawiać zbyt dużego trudu.
Kształcenie szkolne thumb|upright|Albert Einstein w wieku 14 lat (1893) thumb|upright|Świadectwo maturalne Einsteina (1896) W 1886 r. zaczął uczęszczać do szkoły powszechnej, gdzie był jednym z najlepszych uczniów. „W 1886 roku matka Einsteina napisała w liście, że jej syn «znów jest numerem jeden»”.. Od 1888 r. chodził do katolickiego Gimnazjum Luitpolda w Monachium, gdzie również odnosił sukcesy.
Firma Einsteinów zaczęła podupadać, a w 1894 r. rodzina przeniosła się do Mediolanu. Syna pozostawiono w Monachium, pod opieką członków dalszej rodziny, dla ukończenia szkoły. Według Marii Einstein jej brat w tym okresie stał się nerwowy. Pojawiły się nawet objawy depresjiByć może właśnie to spowodowało rozprzestrzenienie się plotki, że Einstein był słabym uczniem. Należy zaznaczyć, że to nieprawda.. „(…) w tym okresie samotnego życia jej [Marii] brat stał się nerwowy i popadł w depresję”.. Pół roku po wyjeździe rodziców Einstein wypisał się ze szkoły i dołączył do rodziców w Mediolanie, gdzie sam przygotowywał się do wstąpienia na uniwersytet. W październiku 1895 r. przyjechał do Zurychu, gdzie przystąpił do egzaminu wstępnego na tamtejszą politechnikę (ETHZ)Politechnikę w Zurychu przemianowano później na Eidgenössische Technische Hochschule Zürich – ETHZ.. Potrzebował na to specjalnego pozwolenia, gdyż brakowało mu dwóch lat do minimalnego dopuszczalnego wieku. Próba zdania egzaminu zakończyła się niepowodzeniem. Powodem były słabe wyniki egzaminów z przedmiotów humanistycznych..
Za radą dyrektora ETHZ Einstein postanowił spędzić rok w Aarau w Szwajcarii, by ukończyć szkołę średnią. We wrześniu 1896 r. zdał tam maturę. Uzyskał dobre oceny z niemal wszystkich przedmiotów – zwłaszcza ze śpiewu i muzyki oraz fizyki i matematykiZobacz też kopię świadectwa maturalnego Einsteina w Wikimedia Commons.. W tym samym roku zrzekł się obywatelstwa niemieckiego. Zrobił to najprawdopodobniej w celu uniknięcia służby wojskowej lub na znak protestu przeciwko nastrojom militarnym panującym wówczas w Niemczech. Bez przynależności państwowej przystąpił ponownie do egzaminów na ETHZ, które tym razem zdał. Jednocześnie do tej samej sekcji przyjęto Milevę Marić. „Z grupy pięciu studentów przyjętych do tej sekcji, mając zaledwie siedemnaście lat, był najmłodszy. Najstarsza była Mileva Marić”., która później wywarła duży wpływ na życie Einsteina.
Eksperyment myślowy ze światłem Jest możliwe, że Einstein w wieku 16 lat (ok. 1895) rozważał ważny eksperyment myślowy. Wspomniał o tym publicznie po raz pierwszy ponad pół wieku później, w swoich Notach autobiograficznych z 1946W 1916 niemiecki psycholog Max Wertheimer prowadził wywiad z Einsteinem, m.in. o genezie szczególnej teorii względności. Wertheimer wspomniał w swoim dziele Produktywne myślenie, że młodego Einsteina prowadziło pewne zakłopotanie i zaniepokojenie. Możliwe, że Einstein opowiedział wtedy Wertheimerowi o swoim młodzieńczym eksperymencie myślowym. W 1943 Wertheimer przesłał Einsteinowi fragment swojej książki do autoryzacji, co mogło przypomnieć Einsteinowi tę historię. Por. .. Młody Albert miał się zastanawiać, co by się stało przy ruchu z prędkością światłaCo ważne: Einstein nie podał, w jakim układzie odniesienia ta prędkość wynosi c, to znaczy względem jakiego obiektu ruch jest tak szybki. Możliwe, że chodziło o ruch względem eteru lub względem źródła fali.. Wówczas fale elektromagnetyczne takie jak światło stałyby nieruchomo w miejscu, nie wykazując żadnego ruchu. Miałoby to przeczyć zarówno intuicji, jak i równaniom Maxwella. Ta anegdota jest trudna do zinterpretowania z różnych powodów: Einstein w tym wieku prawdopodobnie nie znał jeszcze równań Maxwella. Być może później Einstein zwrócił uwagę, że sam eksperyment myślowy znał już w wieku 16 lat, a (późniejsza) znajomość równań Maxwella utwierdziła go w niedorzeczności takiego wyniku. Ten wynik eksperymentu myślowego nie stanowi większego problemu dla teorii eteru. Były one wówczas powszechnie uznawane i młody Einstein prawdopodobnie w nie wierzył. Brak obserwacji „zamrożonych” fal można wytłumaczyć tym, że Ziemia porusza się względem eteru z prędkością dużo mniejszą od tej światła w próżni.
Niewykluczone, że ten eksperyment myślowy odegrał dużą rolę kilka lat później, kiedy Einstein pracował nad balistyczną (emisyjną) teorią światła. Dla teorii tego typu ten eksperyment myślowy prowadzi do poważnych trudności; przez to mógł się przyczynić do porzucenia przez Einsteina tych prac i do powstania szczególnej teorii względności.
Czasami przypisuje się też młodemu Einsteinowi inny eksperyment myślowy – gdyby obserwator trzymający lustro poruszał się z prędkością c względem eteru, jego obraz w lustrze by zniknął. Najprawdopodobniej te legendy to wynik nieporozumienia i zmiany pierwotnego pomysłu Einsteina, opisanego powyżej.
Studia i pierwszy ślub thumb|Albert Einstein ze swoją pierwszą żoną, Milevą (1912) W czasie studiów Einstein zakochał się z wzajemnością w Milevie Marić, co nie podobało się jego matce. W lipcu 1900 r. oboje zakochanych przystąpiło do zdawania egzaminów końcowych. Albert je zdał, w przeciwieństwie do Milevy. Wtedy też młody Einstein opublikował swoją pierwszą pracę naukową – dotyczyła zjawiska włoskowatości.