De store gjennombruddene til Albert Einstein

Fra 1905, året han oppnådde doktorgrad, gjennom 1920-tallet, gjorde Albert Einstein en rekke funn og formuleringer som fundamentalt endret menneskehetens forståelse av tid, materie og grunnlaget for virkelighet. Selv om Einstein viet sine senere tiår til politisk aktivisme, var hans mest bemerkelsesverdige vitenskapelige gjennombrudd tjente ham til en fast plass i historiens annaler og skapte utviklingen av helt nye felt av studere.

Uten tvil den mest kjente og gjenkjennelige vitenskapelige formelen gjennom tidene, E = mc ^ 2 dukket opp i Einsteins "Spesielle relativitetsteori", først publisert i 1905. Formelen viser hvordan et objekts masse stammer fra delingen av dets kinetiske energi med kvadratet av lysets hastighet. Formelens banebrytende konklusjon presenterer energi og masse som utskiftbare enheter og forener tre tilsynelatende forskjellige naturlige elementer. Ligningen har dype implikasjoner for utviklingen av nye kraftkilder og viser hvordan trykket og varmen i hjertet av solen omdanner masse direkte til energi.

Einsteins "General Relativity", utgitt i 1915, tok opp der "Special Theory of Relativity" slapp. Den underliggende forestillingen om generell relativitet utvikler seg fra inkluderingen av akselerasjon i den forrige teorien. Det mest betydningsfulle aspektet av generell relativitet beskriver forvrengningen som massive gjenstander gir på romtid. Denne forvrengningen trekker mindre gjenstander mot de større, noe som forklarer eksistensen av tyngdekraften. Presentasjonen av romtid som formbar betyr at selve tiden ikke er en konstant. Einsteins generelle relativitetsteori har fått bekreftelse fra observerte fenomener, som gravitasjonslinser og endringer i Merkurius bane. Generell relativitet inneholder også de første implikasjonene av mørk materie. En feil bemerket av Einstein og hans kollega, Willem de Sitter, bidro til oppdagelsen av mørk materie i Jan Oorts observasjoner av stjernebevegelser.

Einsteins relativitetsteorier stoler i stor grad på hans forestilling om lysets hastighet som absolutt. Før dette hevdet konvensjonell kunnskap at rom og tid fungerte som de absolutte begrepene som fysikk ble grunnlagt på. Einstein mente at lysets hastighet forblir den samme under alle forhold, selv i vakuum, og kan aldri øke. For eksempel vil en gjenstand som kastes med lysets hastighet fra et kjøretøy som beveger seg med samme hastighet, ikke komme forbi kjøretøyet. Einstein presenterte også lys som en samling partikler, snarere enn en bølge. Denne teorien, som vant Einstein Nobelprisen i fysikk i 1921, bidro til utviklingen av kvantefysikk.

I et papir fra 1905 presenterte Einstein en ligning som forklarte tilfeldige bevegelser av partikler, kjent som Brownian bevegelse, som følge av støt med hittil ukjente molekyler, som ga grunnlaget for partikkel teori. I 1910 publiserte Einstein en artikkel om kritisk opalesens, som forklarer fenomenet lysdispersjon som gir himmelen sin farge. I 1924 trakk Einstein implikasjoner fra Satyendra Boses teori om sammensetningen av lys for å forklare atomenes struktur. Den såkalte Bose-Einstein-statistikken gir nå innsikt i samlingen av bosonpartikler.