Albert Einstein

Bakgrunn og ungdomstid

Albert Einstein ble født 14. mars 1879 i en jødisk familie i Ulm, i Kongeriket Württemberg, som da inngikk i Det tyske keiserriket. Faren Hermann Einstein var kjøpmann og ingeniør. I 1880 flyttet familien til München, hvor faren og onkelen grunnla produksjon av elektriske apparater basert på likestrøm – Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie. Albert gikk på katolsk grunnskole, selv om faren var jøde. Gjennom faren ble han interessert i både elektromagnetisme og mekanikk.
En venn av familien, medisinstudenten Max Talmud, introduserte den unge Albert for Kant og Euklids geometri allerede i 10–11-årsalderen. Han ble senere innskrevet ved Luitpold Gymnasium, men han gjorde opprør mot pugge-mentaliteten i undervisningen der. Samtidig gikk farens forretning konkurs i 1894, da vekselstrømmen seiret og gjorde farens likestrømsmaskiner avleggs. Familien prøvde de neste årene lykken i Milano og Pavia. Albert søkte seg 16 år gammel inn ved ETH Zürich, men strøk på en av opptaksprøvene.  Likevel gjorde han fotoelektriske eksperimenter og skrev sin første vitenskapelige artikkel, «Über die Untersuchung des Ätherzustandes im magnetischen Felde». som han sendte til sin onkel for vurdering. Den ble ikke senere publisert.
17 år gammel frasa han seg sitt tyske statsborgerskap for å unngå militærtjeneste, og ble endelig tatt opp ved ETH i Zürich, samtidig med sin fremtidige kone, matematikkstudenten Mileva Marić. I 1900 tok Albert avgangseksamen som fysiker, oppdaget Ernst Machs arbeider, og fant ut at han ville prøve å få antatt en vitenskapelig artikkel på trykk i det ledende, tyske tidsskriftet Annalen der Physik. Artikkelen, som forsøkte å gi en forklaring på kapillarkreftenes egenskaper basert på en antatt vekselvirkning mellom molekylene, ble godtatt. I det samme nummeret som Einsteins artikkel ble trykt, publiserte Max Planck sin formel for intensiteten til sort stråling, et resultat som representerer begynnelsen på kvantefysikken.

Familieliv

Einstein fikk tidlig i 1902 en datter, Lieserl Einstein, med Mileva Marić, og ble samme år sveitsisk statsborger. Datterens fulle navn er ikke kjent, og hennes skjebne etter 1903 er uviss. I 1903 giftet Albert og Mileva seg. De fikk senere sønnene Hans Albert Einstein og Eduard Einstein. I april 1919 skilte han seg fra Mileva og giftet seg med søskenbarnet sitt, Elsa Löwenthal (som var født Einstein, men brukte etternavnet til sin første mann, Max Löwenthal). Ekteskapet forble barnløst. 
Hans Albert (1904–73) ble professor i hydraulikk ved et universitet i California. Han hadde lite å gjøre med sin far, men delte flere av hans interesser. 
Eduard (1910–65) interesserte seg for psykiatri. Han hadde diagnosen schizofreni og oppholdt seg mye på sykehus. Faren sendte penger til sin forhenværende kone for behandling av sønnen.

Yrkeskarriere

Etter endt matematikk- og fysikkutdanning ved ETH Zürich søkte Albert en rekke jobber, blant annet som ungdomsskolelærer, men fikk avslag. I 1903 fikk han fast stilling som patentbehandler innen elektromekanikk ved det sveitsiske patentbyrået i Bern. Han likte arbeidet og ble i stillingen i syv år. På fritiden arbeidet han med teoretisk fysikk. Han dannet en lærd diskusjonsforening og studerte særlig Ernst Mach og David Hume som han ble tydelig filosofisk inspirert av.
I løpet av denne tiden skrev Einstein flere vitenskapelige artikler, til tross for at han ikke hadde tilgang til noe laboratorium og ikke var tilknyttet noe universitet. De  handlet om termodynamikk og statistisk fysikk og ga resultater som tilsvarte hva  J. Willard Gibbs ved Yale University omtrent på samme tid var kommet frem til.

Videre karriere

I 1908 habiliterte han seg ved Universitetet i Bern og ble året etterpå ansatt som professor ved Universitetet i Zürich. På denne tiden arbeidet han hovedsakelig med varmestråling og dens egenskaper basert på sin teori om at den kunne beskrives som bestående av energikvant  (senere kalt fotoner). Men allerede da hadde han også begynt å tenke på en utvidelse av sin spesielle relativitetsteori for å inkludere tyngdekraften. I tillegg skrev han et viktig og mer fenomenologisk arbeid om  diffus stråling – et fenomen som bidrar til det visuelle inntrykket av at himmelen er blå. 
I 1911 fikk Einstein et fullt professorat ved det tyskspråklige Karlsuniversitetet i Praha. Herfra publiserte han de første arbeidene om gravitasjonens effekt på lyset og den resulterende rødforskyvning og avbøyning. På denne tiden begynte han å bli klar over den fundamentale forbindelsen mellom gravitasjon og rommets geometriske egenskaper som kunne beskrives i samme matematiske språk som benyttes i differensialgeometrien.
Etter vel ett år i Praha vendte  Einstein tilbake til Sveits da han ble tilbudt et professorat ved ETH i Zürich. Der inngikk han et samarbeid med matematikeren Marcel Grossmann for å forstå hvordan Riemanns differensialgeometri kunne benyttes til å beskrive gravitasjonskrefter. Einstein så for seg hvordan en masse, for eksempel en planet eller Solen, ville krumme rommet omkring seg slik at lys og partikler ville få en annen bevegelse enn i Newtonsk fysikk. 
Sommeren 1913 kom Walther Nernst og Max Planck til Zürich for å tilby Einstein en stilling i Berlin. Han aksepterte tilbudet som innbefattet et professorat ved Universitetet i Berlin uten forelesningsplikt, medlemskap i det prøyssiske vitenskapsakademiet samt lederstillingen for det nye Kaiser Wilhelm-Instituttet for fysikk som skulle bygges. Om våren 1914 flyttet Einstein til Berlin. Sent på sommeren  samme år startet første verdenskrig.

Einstein i Berlin

4. oktober 1914 underskrev 4 900 tyskere (deriblant Max Planck og Wilhelm Röntgen) oppropet An die Kulturwelt («Til den dannede verden»), som hevdet at «Det er ikke sant at Tyskland er skyld i denne krigen... Det er ikke sant at vi på formastelig vis har krenket Belgias nøytralitet... Det er ikke sant at vår krigføring bryter folkerettens bestemmelser... Det er ikke sant at kampen mot vår såkalte militarisme ikke er en kamp mot vår kultur, slik vår hykleriske fiende påstår. Uten tysk militarisme ville tysk kultur for lengst vært utradert fra jordens overflate...» Einstein deltok i utarbeidelsen av et mot-manifest, Opprop til europeerne, basert på at Europas vitenskapsfolk måtte samarbeide over landegrensene for å stoppe det pågående massedrapet ved fronten. Dette oppropet fikk ikke mer enn fire underskrifter, og ble i tillegg brukt mot Einstein som et bevis for hans manglende nasjonale sinnelag.
I denne tiden fortsatte Einstein med å utvide sin relativitetsteori til å omfatte gravitasjon ved bruk av differensialgeometri. Etter flere feilsteg kunne han sent på høsten 1915 presentere sine nye feltligninger. Disse ble snart omtalt som den generelle relativitetsteorien, og er sannsynligvis hans viktigste verk. En umiddelbar konsekvens var at den forklarte et lite misforhold i bevegelsen til planeten Merkur som hadde plaget astronomene i mange tiår. Vel ett år senere brukte han sin nye teori til å formulere en kosmologisk modell for Universet. Da han mente at det måtte være uforanderlig og derfor statisk, måtte han her innføre sin kosmologiske konstant, som medførte at det var endelig og med geometrisk krumning.
I 1918 var første verdenskrig over, og Einstein og hans verker ble kjent over hele verden.  Amerikanske astronomer mente å ha tilbakevist teorien om rødforskyvning, men den britiske astronomen Arthur Stanley Eddington bekreftet at solens gravitasjon virket inn på lysstrålene fra stjerner i universet, observert gjennom graden av avbøyning fra deres kjente posisjoner under en solformørkelse i 1919. Det ble dermed offentlig proklamert at klassisk Newtonsk topologi nå var kullkastet, og Einstein ble anerkjent som opphavsmannen til det nye, framvoksende paradigmet med den generelle relativitetsteorien som naturlig midtpunkt.

Nobelprisen og 1920-årene

Sommeren 1920 gjestet Einstein Norge og Danmark etter at han tidligere på året for første gang hadde truffet Niels Bohr i Berlin. I Oslo var han invitert av studentene og holdt offentlige forelesninger om relativitetsteorien.
I 1922 ble Einstein belønnet med Nobelprisen i fysikk for 1921, for sin oppdagelse av fotoelektrisk effekt og andre postulater han hadde formulert særlig i artiklene fra 1905. Den svenske nobelkomiteen presiserte at han vant prisen «for hans bidrag til teoretisk fysikk, og særlig for hans oppdagelse av loven om fotoelektrisk effekt» og videre framholdt Nobelkomiteen at «hans relativitetsteori [som hadde] vært gjenstand for livlig debatt i filosofiske kretser [og] også har astrofysiske implikasjoner som blir grundig studert i vår tid.»
I disse årene foreleste Einstein også ved Universitetet i Leiden i Nederland. I 1924 innledet han et samarbeid med den indisk fysiker Satyendra Nath Bose. Han hadde samme året vist at varmestrålingen kunne beskrives ved bruk av statistisk fysikk slik at Plancks strålingslov fikk et nytt innhold. Einstein så at denne utledningen kunne også benyttes på gasser av frie partikler. Sammen fant de på den måten frem til den nye Bose-Einstein-statistikk som beskriver hvordan slike partikler – bosoner – oppfører seg innen rammene av kvantemekanikken, som man ennå ikke kjente skikkelig til. Først i 1995 bekreftet eksperimenter ved University of Colorado at disse partiklene oppfører seg forventet innenfor Bose-Einstein-statistikkens rammer. Eksperimentene ble belønnet med Nobelprisen i fysikk i 2001.

Einstein, Bohr og kvantemekanikken

Med utviklingen av kvantemekanikken på 1920-tallet kom Einstein i diskusjon med tidens ledende fagmiljø i København, hvor Niels Bohr og Werner Heisenberg framholdt at kvantemekanikkens og -fysikkens fenomener er grunnleggende probabilistiske og ikke lar seg forklare ved hjelp av begrepene og teoriene i klassisk fysikk. Einstein syntes de stokastiske (tilfeldige) elementene i Bohrs fortolkning av kvantemekanikken var upresise og dermed utilfredsstillende. Diskusjonen skjerpet begge parter og førte til nye og viktige oppdagelser, ikke minst for den senere kjernefysikken.
Einstein avviste omkring 1927 enhver henvisning til at kvantemekanikken ikke skulle være determinert, altså bestå av tilsynelatende uforenlige teoretiske komponenter (for eksempel posisjon og hastighet) som ikke syntes å passe sammen kvantitativt. Gjennom tankeeksperimenter og utledninger om bølgemekanikk forsøkte Einstein å vise at kvantemekanikkens elementer måtte være determinerte.
Bohr bevegde seg i større grad på mikroplanet i fysikken, og utfordret gang på gang den determinering Einstein mente å ha funnet i kvantefysikken, blant annet ved å vise til måleproblemer. Etter hvert innså Einstein at determinering ikke lot seg fastslå i praksis, men han fastholdt at det skulle eksistere kvantemekaniske krefter eller prosesser som ikke har presise verdier.
I 1930 videreutviklet Einstein sin kritikk, og drev blant annet Bohr til å utvikle stadig bedre måleapparater for eksperimenter med bølgemekanikk og andre kvantemekaniske områder. Ofte stod forholdet mellom energi og tid i fokus – nettopp de to fysiske kreftene som er gjenstand for Einsteins spesielle relativitetsteori. Mens Bohr vektla måleproblemene og ufullstendigheten i konkret måling på mikronivået, pekte Einstein på ufullstendigheten i de fysiske makrolovene.

Einstein i USA

I desember 1932 dro Albert Einstein på en studiereise til USA. Han var jøde, og reiste derfor ikke tilbake da Adolf Hitler kom til makten. I 1933 slo han seg ned i Princeton i New Jersey. Han kom aldri mer til å dra til Tyskland.
I USA utviklet Einstein samarbeid med Boris Podolsky og Nathan Rosen, hvor de stilte spørsmål ved hvorvidt tidens kvantemekanikk maktet å gi en tilfredsstillende forklaring av kvantemefysikkens krefter og prosesser. Bohr svarte igjen, uten at partene kom nærmere hverandre denne gangen. Først langt senere erkjente forskningsverdenen at Einsteins nye arbeider la grunnlaget for den senere forståelsen av ikke-lokasjon (nonlocality) – hvor fysisk påvirkning mellom to legemer på avstand, uavhengig av den klassiske fysikkens lokasjon av legemene, stred mot relativitetsteorien. Einstein, Podolsky og Rosen fant at to legemer kan være i samme kvantetilstand og påvirke hverandre tilsynelatende utenfor forklaringsrammene i tidens fysikk. Ellers uavhengige legemer kan slik sett opptre parvis hva angår fysisk prosess eller tilstand, hevdet det postulerte EPR-paradokset.
Etter dette brukte Einstein mye av resten av sin forskerkarriere på å forsøke å forene ulike fysiske teorier og lover, ikke minst relativitetsteorien og lovene om elektromagnetisme. Enhetlig feltteori var et forsøk på å nå en slik høyere, generalisert teori for energi, masse og elektromagnetisme. Dette førte derimot ikke fram, og bidro til å isolere Einstein fra hovedretningen innen den videre fysiske utforskning og studier som nå fant sted ved flere læresteder.
Einstein døde i Princeton i 1955. Han donerte hjernen sin til forskning. Patologen Thomas Harvey obduserte ham, og oppbevarte i førti år Einsteins hjerne hjemme hos seg selv i en plastbeholder med sprit. Iblant sendte han prøver av hjernen til andre forskere, og Marian Diamond ved universitetet i California i Berkeley påviste en uvanlig høy forekomst av gliaceller i hjernebarken hos Einstein. Jo mer kompleks en art er, jo flere glia-celler rommer hjernen i forhold til nerveceller. Diamonds funn tyder på at Einsteins hjerne utviste forsterket synapse-dannelse, men det er ikke kjent om dette var grunnen til hans genialitet.

Einstein og atombomben

Einsteins største bidrag i utviklingen av atomvåpen var hans grunnforskning og at han bidro til og signerte to brev til president Roosevelt om behovet for å lage atomvåpen.
Tyske forskere hadde i desember 1938 splittet uran-atomer og visste hvilke krefter som kunne ligge i kjernefysiske våpen. Einsteins berømte ligning E=mc², som sier at store mengder energi kan komme fra små mengder stoff, hadde forutsett dette mange år tidligere. Dette, sammen med nazistenes aggresjon, fikk noen fysikere til å frykte at Tyskland jobbet med atomvåpen. Blant disse bekymrede var Leo Szilard og Eugene Wigner. Disse to hadde ingen politisk innflytelse, men mente Einstein hadde både en berømmelse og ekspertise som kunne fremme saken.
I juli 1939 framla de saken for Albert Einstein og ifølge Szilard sa da Einstein at han aldri hadde tenkt på en slik kjedereaksjon (som atomvåpen benytter), men at han raskt forstod konseptet. Etter konsultasjon med Einstein skrev Szilard i august 1939 det første brevet til Roosevelt som anbefalte å starte arbeidet med atomvåpen. Blant annet med Einsteins signatur. I september 1939 ble Polen invadert og okkupert av Tyskland og Sovjet slik at Storbritannia og Frankrike erklærte krig mot Tyskland. Tiden var inne for å gjøre noe. I oktober ble brevet levert til Roosevelt av hans venn Alexander Sachs og en komité ble opprettet for å øke forskningen på uran-atomet. Dette gikk sakte så i mars og april 1940 skrev Einstein, Szilard og Sachs et nytt brev til Roosevelt og komiteen. Atombomber syntes dengang å være mer science fiction som ville ta mange år. Ikke før en britisk rapport i oktober 1941 og Japans angrep på Pearl Harbor og Tysklands krigserklæring mot USA i desember 1941 tok arbeidet virkelig fart. Rapporten konkluderte optimistisk med at atombomben kunne lages innen to år gitt tilstrekkelige ressurser.
Einstein selv deltok ikke i det sterkt hemmelige atomvåpenprogrammet (Manhattanprosjektet), bortsett fra et rådgivende teknisk oppdrag som tok ham to dager. Ledere i programmet ekskluderte Einstein fordi de ikke stolte på at han ville klare å la være å røpe at USA jobbet med atomvåpen.
En Einstein-biograf mente at brevene gjorde at atombombene ble klare tidsnok til bruk mot Japan, innen krigen ville ha tatt slutt uansett, men at de nok ville blitt bygget senere likevel uten disse brevene. Etter krigen ble det klart at Tyskland ikke hadde kommet så langt som man hadde fryktet, delvis fordi noen av de ledende tyske og italienske fysikerne var jøder og således enten hadde flyktet eller blitt drept av nazistene.
Einstein skrev senere at "jeg har alltid fordømt bruken av atombombene mot Japan" og at han "var sikker på at Roosevelt ikke ville tillatt bruken om han hadde levd". I november 1954, fem måneder før sin død, skrev han at "jeg har gjort én stor feil i mitt liv... da jeg signerte brevene til president Roosevelt som foreslo at atombomber burde lages, men det var noe rettferdiggjørelse – faren for at tyskerne skulle lage dem".

Religion

«I do not believe in a personal God and I have never denied this but have expressed it clearly. If something is in me which can be called religious then it is the unbounded admiration for the structure of the world so far as our science can reveal it.» Han gav uttrykk for sin mangel på religion, han valgte å kalle seg agnostisk fordi å være en ateist i det samfunnet han var i ble sett ned på. Senere i livet sitt kom han frem med sin uttalelse «I have never talked to a Jesuit priest in my life. I am astonished by the audacity to tell such lies about me. From the viewpoint of a Jesuit priest I am, of course, and have always been an atheist.» «I have repeatedly said that in my opinion the idea of a personal God is a childlike one. You may call me an agnostic, but I do not share the crusading spirit of the professional atheist whose fervor is mostly due to a painful act of liberation from religious indoctrination received in youth.»

Einsteins ettermæle

I 1999 ble Einstein kåret til den viktigste personen på 1900-tallet av tidsskriftet Time Magazine.