Terobosan Utama Albert Einstein

Dari tahun 1905, tahun ia memperoleh gelar doktor, hingga tahun 1920-an, Albert Einstein membuat serangkaian penemuan dan formulasi yang secara mendasar mengubah pemahaman umat manusia tentang waktu, materi, dan dasar-dasar realitas. Meskipun Einstein mengabdikan dekade terakhirnya untuk aktivisme politik, terobosan ilmiahnya yang paling menonjol membuatnya mendapatkan tempat permanen dalam catatan sejarah dan melahirkan pengembangan bidang yang sama sekali baru belajar.

Bisa dibilang sebagai rumus ilmiah paling terkenal dan paling dikenal sepanjang masa, E=mc^2 muncul dalam “Teori Relativitas Khusus” Einstein, yang pertama kali diterbitkan pada tahun 1905. Rumus tersebut menunjukkan bagaimana massa suatu benda berasal dari pembagian energi kinetiknya dengan kuadrat kecepatan cahaya. Kesimpulan terobosan formula ini menyajikan energi dan massa sebagai entitas yang dapat dipertukarkan dan menyatukan tiga elemen alam yang tampaknya berbeda. Persamaan tersebut memiliki implikasi mendalam untuk pengembangan sumber daya baru dan menunjukkan bagaimana tekanan dan panas di jantung matahari mengubah massa secara langsung menjadi energi.

"Relativitas Umum" Einstein, yang diterbitkan pada tahun 1915, melanjutkan di mana "Teori Relativitas Khusus" berhenti. Gagasan yang mendasari relativitas umum berkembang dari dimasukkannya percepatan ke dalam teori sebelumnya. Aspek paling signifikan dari relativitas umum menggambarkan distorsi yang ditimbulkan oleh objek-objek masif pada ruang-waktu. Distorsi ini menarik objek yang lebih kecil ke arah yang lebih besar, yang menjelaskan keberadaan gravitasi. Penyajian ruang-waktu sebagai sesuatu yang dapat ditempa berarti bahwa waktu itu sendiri tidak konstan. Teori relativitas umum Einstein telah mengumpulkan konfirmasi dari fenomena yang diamati, seperti lensa gravitasi dan perubahan orbit Merkurius. Relativitas umum juga mengandung implikasi pertama materi gelap. Sebuah kesalahan yang dikemukakan oleh Einstein dan rekannya, Willem de Sitter, berkontribusi pada penemuan materi gelap dalam pengamatan Jan Oort tentang gerakan bintang.

Teori relativitas Einstein sebagian besar bergantung pada gagasannya tentang kecepatan cahaya sebagai sesuatu yang mutlak. Sebelum ini, pengetahuan konvensional menyatakan bahwa ruang dan waktu berfungsi sebagai konsep absolut yang menjadi dasar fisika. Einstein berpendapat bahwa kecepatan cahaya tetap sama dalam kondisi apa pun, bahkan dalam ruang hampa, dan tidak akan pernah bisa meningkat. Misalnya, sebuah benda yang dilemparkan dengan kecepatan cahaya dari kendaraan yang bergerak dengan kecepatan yang sama tidak akan maju melewati kendaraan tersebut. Einstein juga menyajikan cahaya sebagai kumpulan partikel, bukan gelombang. Teori ini, yang memenangkan Einstein Hadiah Nobel Fisika 1921, berkontribusi pada pengembangan fisika kuantum.

Dalam makalah tahun 1905, Einstein mempresentasikan persamaan yang menjelaskan gerakan acak partikel, yang dikenal sebagai Brownian gerak, sebagai akibat dari tumbukan dengan molekul yang sampai sekarang tidak diketahui, yang memberikan dasar bagi partikel teori. Pada tahun 1910, Einstein menerbitkan sebuah makalah tentang opalescence kritis, yang menjelaskan fenomena dispersi cahaya yang memberi warna pada langit. Pada tahun 1924, Einstein menarik implikasi dari teori Satyendra Bose tentang komposisi cahaya untuk menjelaskan struktur atom. Yang disebut statistik Bose-Einstein sekarang memberikan wawasan tentang perakitan partikel boson.