Albert Einstein

Albert Einstein (; saks. ; ) oli saksanjuutalainen teoreettinen fyysikko. Hänen nimiinsä on pantu suhteellisuusteoria. Hän julkaisi erityisen suhteellisuusteorian 1905. Hän vaikutti merkittävästi kvanttimekaniikan ja kosmologian kehitykseen, ja häntä pidetään yleisesti 1900-luvun tärkeimpänä fyysikkona.
Einstein sai vuonna 1921 Nobelin fysiikanpalkinnon valosähköisen ilmiön selittämisestä sekä ”muista ansioista”. Svante Arrheniuksen pitämästä puheesta käy ilmi, että näihin ”muihin ansioihin” kuuluu myös se, että Einstein osoitti 1905 ensimmäisenä Brownin liikkeen avulla atomien olemassaolon. Tästä hänelle ehdotettiin Nobelia jo vuonna 1910. Einstein osoitti teoreettisesti, miten hiukkasen siksak-liike johtuu molekyylien lämpöliikkeestä.
Elämä.
Lapsuus.
Albert Einstein syntyi pienessä eteläsaksalaisessa kaupungissa, Ulmissa osoitteessa Bahnhofstraße B 135, maaliskuun 14. päivänä vuonna 1879 Pauline ja Hermann Einsteinin perheeseen. Einsteinin suvun juuret ovat Buchaun kaupungissa, 60 kilometriä hänen synnyinpaikkakunnaltaan etelään.
Vuosi Albertin syntymästä perhe muutti Müncheniin, jossa he asuivat Hermannin veljen Jakob Einsteinin yrityksen tiloissa. Myöhemmin veljekset keskittyivät kokonaan sähkötekniikkaan. Albert siis varttui sähkötekniikan yrityksen vaikutuspiirissä, mikä vaikutti osaltaan hänen tieteelliseen työhönsä.
Einstein kehittyi kielellisesti varsin hitaasti, minkä hän itse myönsi. Hän halusi luoda ainoastaan täydellisiä lauseita, ja siksi hän ensin mietti mielessään lauseen rakenteen, toisti sen kuiskaten, ja vasta varmistuttuaan lauseen täydellisestä muotoilusta hän esitti vastauksen kysyjälle. Tästä tavasta hän luopui vasta seitsemän- tai kahdeksanvuotiaana.
Einstein viihtyi paremmin omissa oloissaan rakennellen palapelejä ja pystyttäen torneja. Hän ei piitannut muiden lasten pihaleikeistä eikä muiden pikkupoikien tappeluista. Einstein osasi olla myös hyvin ärhäkkä, elleivät asiat menneet hänen tahtonsa mukaan. Hänen ollessaan viisivuotias hänelle palkattiin kotiopettaja, joka lopetti työnsä pian Einsteinin raivonpuuskien vuoksi.
Kouluvuodet.
Einstein aloitti syksyllä 1885 koulun katolisessa kansakoulussa Peterschulessa, sillä muita kouluja ei ollut. Yksityisopetuksen ansiosta Einstein pääsi suoraan toiselle luokalle. Einstein oli luokkansa ainoa juutalainen, mutta osallistui mielellään katolisille uskonnontunneille. Koulumatkoilla kokemansa kiusanteon vuoksi Albert kuitenkin tunsi itsensä ulkopuoliseksi.
Opettajat pitivät Einsteinista tämän kypsyyden vuoksi. Einstein oli luokkansa priimus toisella luokalla eli ensimmäisenä kouluvuotenaan. Hänet siirrettiin luokaltaan toiselle äkillisten raivonpuuskiensa vuoksi.
Einstein kasvatettiin juutalaisia periaatteita noudattaen, mutta hän kasvoi perheessä, jossa hän pystyi opiskelemaan luonnontieteitä. Luonnontiede vieraannutti Einsteinin uskonnosta, ja siksi hänellä ei ollut bar-mitsvaa eikä häntä hyväksytty oikeaksi juutalaiseksi. Einsteinin sukulaiset ja vanhemmat eivät olleet vihoissaan, vaikka pojasta tuli vapaa-ajattelija.
Jakob-setä opetti Albert Einsteinille algebraa yli koulutason. Albert oli niin kiinnostunut matematiikasta ja varsinkin euklidisesta geometriasta, että käytti 12-vuotiaana kolme viikkoa todistaakseen onnistuneesti Pythagoraan lauseen. Sedän lisäksi häntä opettivat Max Talmud, joka aika ajoin toi Einsteinille uusia oppikirjoja luettavaksi. Talmud toteaa, että pian Einsteinin kyvyt kehittyivät niin paljon, että hänellä itsellään oli vaikeuksia pysyä perässä. Talmud sanoo myös, että heidän keskustelunsa olivat hyvin filosofisia. 13-vuotiaana Einstein luki Immanuel Kantin teosta "Puhtaan järjen kritiikki".
Matematiikan ohella Einstein kiinnostui musiikista. Hermann-isä ei juuri ymmärtänyt musiikkia, mutta Pauline oli pianonsoitonopettaja. Kun Einstein oli kuusivuotias, Pauline palkkasi hänelle viulunsoitonopettajan. Einstein oli tyytymätön opettajiensa tasoon, sillä heille ”musiikki ei ollut käsityötä korkeampaa”. Einstein soitti äitinsä kanssa duettona Mozartia ja Beethovenia. Einstein itse piti erityisen paljon Mozartin musiikista.
Einstein siirtyi syksyllä 1888 Münchenin Luitpold-lyseoon. Lyseossa opetettiin klassista kreikkaa ja latinaa, joista Einstein sai aina vähintään kakkosen eli toiseksi parhaan arvosanan. Lyseon opetussuunnitelman aineet eivät olleet Einsteinin mieleen, sillä suurin osa oppitunneista oli kieliä ja vähemmälle jäivät matematiikka, fysiikka ja maantieto. Einstein opiskeli matematiikkaa ja fysiikkaa itsenäisesti hyvin paljon ja pystyi näin täyttämään opetussuunnitelman vaatimukset ennen kuin niitä opiskeltiin itse tunneilla.
Viimeisenä vuonna uusi luokanvalvoja oli kyllästynyt Einsteinin piittaamattomuuteen muita kouluaineita kohtaan ja sanoi Einsteinille kuuluisat sanat: ”"Sinusta ei ikinä tule mitään".” Luokanvalvoja pyysi Einsteinia häipymään koulusta, koska jo tämän läsnäolo vei tehon koulun toiminnasta. Einstein oli samaa mieltä, sillä hän inhosi aina koulunsa mekaanista opetusta. Einstein pyysi matematiikanopettajaltaan todistusta siitä, että hän osasi matematiikkaa yli opintovaatimusten. Einstein sai todistuksensa, minkä jälkeen hän pyysi eroa ja lopetti lyseon jo seitsemän opiskeluvuoden jälkeen.
Koulusta erottuaan Einstein matkusti Milanoon vanhempiensa luo. Einsteinin vanhemmat eivät olleet tyytyväisiä poikansa omavaltaiseen toimintaan ja pelkäsivät tämän tulevaisuuden puolesta. Jakob-setä kuitenkin ehdotti Einsteinin seuraavaksi opiskelupaikaksi Zürichin Eidgenössische Polytechnikumia, jonne pääsyn edellytyksenä ei ollut ylioppilastutkinto. Einstein valmistautui Zürichin korkeakoulun pääsykokeisiin kirjoittamalla ensimmäisen tieteellisen esseensä vuonna 1895. Esseen nimi oli "Über die Untersuchung des Aetherzustandes im magnetishen Felde" (). Einstein itse piti sitä roskana. Hän käsittelee esseessään eetteriä ja Heinrich Hertzin vuonna 1888 löytämiä sähkömagneettisia säteitä. Einsteinin essee on tuskin ollut kokonaan hänen oma taidonnäytteensä, sillä esseen ja tuon ajan populaarien tiedejulkaisujen väliltä on löydetty monia yhtäläisyyksiä.
Opiskeluvuodet.
Einstein oli 16-vuotiaana liian nuori korkeakouluun, mutta perhe sai hankittua hänelle poikkeusluvan pääsykokeisiin. Einstein kuitenkin reputti kokeen. Suurimmat ongelmat olivat sanallista kuvailua vaativissa aineissa. Einsteinin lahjat matematiikassa ja fysiikassa tekivät kuitenkin vaikutuksen professori Heinrich Friedrich Weberiin, joka pyysi Einsteinia tulemaan toisen vuoden opiskelijoille tarkoitetuille luennoilleen. Einstein kieltäytyi ja päätti siirtyä opiskelemaan vuodeksi Aaraun kantonikouluun. Aaraun koulusta Einsteinille jäi toisenlaiset muistot kuin Luitpold-lyseosta. Koulu oli tunnettu vapaamielisyydestään, ja lisäksi fysiikkaa painotettiin enemmän kuin Luitpold-lyseossa. Opettajien kokouksessa todettiin, että uudella opiskelijalla on ranskan kielen taidossa suuria puutteita, jotka tulisi paikata pikaisesti. Einstein sai vapautuksen liikunnasta. Lisäksi sovittiin, että viulutunneilla käynti korvaisi lauluopetuksen.
Einstein luopui Saksan kansalaisuudesta vuonna 1896, koska hän ei halunnut liittyä armeijaan.
Einstein kirjoittautui lokakuussa 1896 Zürichin Teknillisen korkeakoulun osastolle VI, jossa koulutettiin matematiikan ja luonnontieteiden opettajia. Samalla osastolla opiskeli 23 oppilasta, joista yksi oli hänen tuleva vaimonsa Mileva Marić. Einsteinia opetti kaksi arvostettua matematiikan opettajaa, Adolf Hurwitz ja Hermann Minkowski. Hyvistä opettajista huolimatta Einstein laiminlöi opiskelujaan eikä käynyt erityisen aktiivisesti luennoilla, koska kuvitteli, ettei fyysikko tarvitse matematiikasta kuin perustiedot. Hyvän ystävänsä Marcel Grossmannin avulla hän sai kuitenkin muistiinpanot, joista oli paljon apua tentteihin valmistautuessa. Einstein katui myöhemmin, ettei käynyt luennoilla.
Opintosuunnitelman mukaisesti Einstein suoritti lokakuussa 1898 välitutkinnon. Hän oli mielestään keskinkertainen opiskelija eikä pitänyt kokeisiin lukemisesta. Kokeita edeltävän kesän hän vietti lähes kokonaan lukemalla kokeisiin Marcel Grossmannin kanssa, ja heidän työntekonsa tuotti hyvät arvosanat: Einstein sai kahdesta aineesta kuusi eli korkeimman arvosanan ja muista 5 ½. Einsteinin keskiarvo oli näin 5,7 eli vuosiluokkansa korkein.
Einstein valmistautui kesälomalla yhdessä tyttöystävänsä Mileva Marićin kanssa pian koittaviin vuoden 1900 diplomitöihin. Einstein käsitteli työssään lämmön johtumista. Hän kuvaili myöhemmin, ettei koko aihe kiinnostanut häntä ollenkaan. Einstein sai arvostelussa pisteiksi 4,5. Elämäkerturi Albrecht Fölsingin mukaan Einstein luotti diplomityön jättämisen jälkeen suorittamassaan lopputentissä ehkä liiaksi Grossmannin muistiinpanoihin, sillä hän ei yltänyt entiseen tasoon. Erilaisten painotusten jälkeen Einsteinin keskiarvo oli 4,91, ja hän sai diplomin.
Einsteinin rahatilanne alkoi heikentyä, kun vanhemmat ja muut sukulaiset eivät enää lähettäneet rahaa. Heikko menestys loppututkinnossa ei kuitenkaan ollut lannistanut Einsteinia, vaan hän ryhtyi tutkimaan kapillaari-ilmiötä. Hän sai sitä koskevan käsikirjoituksen valmiiksi joulukuussa 1900, ja kirjoitus julkaistiin "Annalen der Physik" -lehdessä 1. maaliskuuta 1901. Kirjoitus oli pieni läpimurto kapillaari-ilmiön selittämisessä, mutta se sisälsi vielä paljon virheitä.
Kirjoituksen ansiosta saksalaiset fyysikot kuitenkin noteerasivat Einsteinin. Niin kiinnostuneita he eivät silti olleet, että olisivat palkanneet hänet assistentikseen. Einstein haki paikkaa kymmeniltä kuuluisilta fyysikoilta, mutta näyttää siltä, ettei yksikään edes vastannut. Siksi Einstein poti ajoittain masennusta. Sitten Einstein sai yllättäen Marcel Grossmannilta kirjeen, jossa tämä kertoi Bernin patenttiviraston hakevan apulaista.
Työ patenttitoimistossa.
Ennen patenttitoimistoon pääsyä Einstein työskenteli opettajana, niin yksityisenä kuin kouluissakin. Hän toimi Bernin patenttitoimistossa 3. luokan asiantuntijana, ja hänen työnkuvaansa kuului sähkömagneettisille laitteille tehtyjen patenttihakemusten arviointi. Bernin patenttitoimiston työpaikkailmoitus oli ollut hieman johdatteleva, sillä ilmoituksessa sanottiin, että hakijalla pitäisi olla ”perusteellista korkeakoulusivistystä mekaanis-teknisellä tai fysiikan alalla”. Näyttäisi siltä, että hakemus olisi suunnattu juuri Einsteinille, sillä patenttivirasto ei ollut aikaisemmin palkannut fyysikoita.
Työpaikan varmistuminen Bernissä olisi suuri helpotus rahavaikeuksissa olevalle Einsteinille ja hänen tulevalle puolisolleen Mileva Marićille, sillä Marić odotti heidän esikoistaan. Einsteinin asuessa Bernissä ja pitäessä väliaikaisesti yksityiskoulua vuokran kattamiseksi Marić synnytti 1902 tyttölapsen äitinsä ja isänsä luona Novi Sadissa. Einstein ymmärsi tuolloin, ettei lapsen saaminen niin nuorena ja varsinkin naimattomana ollut sopivaa. Tilanne oli vaikea Einsteinin vanhemmille, jotka olivat hyvin vihoissaan sekä poikansa vaimolle että tämän perheelle. Aika patenttivirastossa oli Einsteinille erityisen surullinen, sillä hänen isänsä oli kuollut. Hän oli kuitenkin saanut isältään luvan avioitua Mileva Marićin kanssa. He avioituvat vuonna 1903.
Einstein valittiin 23. kesäkuuta 1902 virkaan vuosipalkalla. Einstein piti kahdeksantuntista työpäivää puuduttavana ja raskaana, sillä hän antoi päivittäin yksityisopetusta ja teki myös aktiivisesti työtä fysiikan parissa. Tuolloin hän syventyi erityisesti termodynamiikkaan. Patenttivirkailijan mieli kuitenkin muuttui, ja hän alkoi pitää työtään uusia ajatuksia herättävänä ja virikkeitä fysiikan tutkimukseen antavana. Einstein kävi patentteja läpi vielä sittenkin, kun ei enää ollut patenttiviraston palveluksessa. Myöhempinä vuosinaan hän toimi eräänlaisena asiantuntijana patenttiriidoissa.
Einsteinin hyväksymiä tai hylkäämiä patentteja on säilynyt vain yksi kappale. Lain mukaisesti kaikki patentit on hävitetty 18 vuoden kuluttua patentin hakemisen jälkeen, jolloin patenttisuoja oli kulunut loppuun. Säilynyt patentti on sähkökongressi AEG:n hakemus vaihtovirtakoneelle. Einstein hylkäsi hakemuksen liian epäselvänä.
Patenttitoimistossa työskenteli myös Einsteinin ystävä Michele Besso. Einstein ja Besso perustivat pienen ryhmän nimeltä "Akademie Olympia", joka kokoontui viikoittain puhumaan tieteestä ja filosofiasta. He lukivat yhdessä muun muassa David Humen, Henri Poincarén ja Ernst Machin teoksia.
Patenttiviraston työvuosina Einstein sai valmiiksi neljä suurta työtä. Kaikki valmistuivat samana vuonna, "annus mirabilis" 1905. Töihin kuuluivat suppea suhteellisuusteoria, valosähköinen ilmiö, Brownin liike sekä massan ja energian verrannollisuus (E=mc²), joka kuitenkin usein liitetään suppeaan suhteellisuusteoriaan. Kaikki työt saivat muiden fyysikoiden huomion. Työ patenttivirastossa ei ehkä ollut Einsteinille kovin haastavaa, mutta sen ansiosta hänelle jäi aikaa uusimpien fysiikanteorioiden lukemiselle ja omalle itsenäiselle ajattelulle. Tämän uskotaan olleen merkittävä asia hänen vuonna 1905 julkaisemiensa teorioiden kehittymisen kannalta..
30. huhtikuuta 1905 Einstein sai valmiiksi väitöskirjansa Zürichin teknillisellä yliopistossa.
Professorina Zürichissä ja Prahassa.
Einsteinilla oli jo mainetta tunnettujen fyysikkojen keskuudessa, ja ihmeteltiinkin, miksi hän yhä työskenteli patenttivirastossa. Hän sai 15. lokakuuta 1909 työn Zürichin yliopiston professorina. Einstein sai kunniatohtorin arvon jo ennen tehtävään astumista. Mukaansa hän otti vaimonsa ja lapsensa, Hans Albertin. Työ oli yllättävän raskasta kokemattomalle puhujalle. Opiskelijat kuitenkin pitivät Einsteinista ja laativat jopa vetoomuksen, että tämä yritettäisiin pitää yliopistossa mahdollisimman kauan, hän kun osasi selittää fysiikan vaikeat ongelmat ymmärrettävästi. Einsteineille syntyi kolmas lapsi 28. heinäkuuta 1910. Hänen nimekseen tuli Eduard.
Einstein ei kuitenkaan viipynyt Zürichissä kauan vaan etsi itselleen toista paikkaa. Se löytyi Prahasta, josta hän sai vahvistuksen nimitykselleen 11. tammikuuta 1911. Siellä hänellä oli kuitenkin ongelmia uskontonsa takia, koska Prahassa ei voinut oleskella uskontokuntaan kuulumaton. Siksi Albert Einstein merkitsi itsensä juutalaiseksi. Prahassa Einstein tajusi haluavansa sieltä pois mahdollisimman nopeasti, koska perhettä pidettiin muukalaisena, eivätkä tšekit pitäneet saksalaisista. Hän palasikin Zürichiin jo 25. heinäkuuta 1912. Tällä kertaa hän ansaitsi Zürichin yliopistossa huippupalkkaa.
Berliinin aika, yleinen suhteellisuusteoria ja Nobel-palkinto.
Zürichissä ollessaan Einstein sai kutsun opettamaan Berliiniin. Hän suostui siihen ja oli Berliinissä keväällä 1914. Marić ja lapset tulivat ensin Einsteinin mukaan Berliiniin, mutta he palasivat Zürichiin jo kesäkuussa 1914. Einstein piti tuossa vaiheessa avioeroa väistämättömänä.
Euroopassa alkoi sota 1. elokuuta 1914. Einstein oli sodan vastustaja mutta jäi Berliiniin. Hän liittyi poliittiseen järjestöön, joka pyrki nopeaan rauhaan ja siihen, ettei tulevaisuudessa olisi sotia.
Einstein sai valmiiksi yleisen suhteellisuusteorian 25. marraskuuta 1915. Silloin hän ilmestyi fysikaalis-matemaattiseen kokoukseen kertomaan teoriastaan. Toukokuussa Einstein valittiin kahdeksi vuodeksi Saksan fysikaalisen seuran puheenjohtajaksi. Einstein alkoi sairastella ja joutui maksasairauden vuoksi luopumaan matkasta Hollantiin. Lääkärin mukaan hänellä oli sappikiviä. Sairaudet johtuivat todennäköisesti raskaasta työstä ja huonosta ravinnosta, sillä Berliinissä vallitsi sodan takia ruokapula. Tieteellisellä rintamalla alkoi kuitenkin voittokulku.
Vuoden 1919 auringonpimennys mahdollisti Einsteinin teorian mukaisen auringon lähellä tapahtuvan valon taipumisen testaamisen, joka sitten osoitti ennusteen todeksi. Syntyi valtava kohu, ja Einstein sai osakseen paljon huomiota eri puolilla maailmaa. Einstein itse ihmetteli suhteellisuusteorian saamaa huomiota, olihan se kuitenkin niin kaukana käytännön elämästä. Vaikka julkisuus toi rahaa ja hänellä oli hyvä palkka, se ei riittänyt Marićin elatusapujen maksamiseen, sillä Saksan markan kurssi laski kovaa vauhtia. Tästä syystä Einstein kävi eri yliopistokaupungeissa luennoimassa hyvää korvausta vastaan. Einstein oli eronnut vaimostaan vuonna 1919.
Einstein matkusti Yhdysvaltoihin keräämään rahaa kaavaillulle Jerusalemin juutalaiselle yliopistolle. New Yorkissa Einsteinia vastassa oli muun muassa kaupungin pormestari. Kerätessään rahaa Einstein myös luennoi suurissa yliopistoissa. Luennot jouduttiin kääntämään saksasta englantiin, koska Einsteinin kielitaito oli huono. Hänet vihittiin New Jerseyn Princetonin yliopistossa kunniatohtoriksi. Hän palasi Eurooppaan Britannian kautta. Sielläkin hän luennoi ja sai Manchesterin yliopistossa kunniatohtorin arvon. Kolmen kuukauden matka vahvisti Einsteinin juutalaista identiteettiä, ja matkan jälkeen häntä pidettiin sekä juutalaisten että Weimarin tasavallan lähettiläänä. Sen takia hän osallistui paljon politiikkaan ja kuului esimerkiksi Kansainliiton henkisen yhteistyön komiteaan.
Berliinin epävakaan tilanteen vuoksi Einstein pakeni vähäksi aikaa turvaan Kieliin mutta palasi pian takaisin. Seuraavana vuonna hän sai kutsun Japaniin luennoimaan ja aikoi paluumatkalla vierailla Palestiinassa ja Espanjassa, jonne oli saanut vierailukutsun. Einstein saapui Japaniin 17. marraskuuta 1922 ja lähti sieltä 29. joulukuuta. Palestiinan matka oli hänelle juutalaisena liikuttava kokemus. Matka jatkui Ranskaan, mutta ennen paluuta Berliiniin hän vietti kaksi viikkoa Espanjassa. Siellä hänet nimitettiin akatemian kunniajäseneksi, vihittiin kunniatohtoriksi ja vietiin kuninkaan puheille. Matkan aikana marraskuussa 1922 Albert Einstein sai kuulla, että hänelle oli myönnetty Nobelin palkinto, jonka takia hänestä oli tullut virallisesti saksalainen ja preussilainen.
Heinäkuussa 1923 Einstein matkusti Ruotsiin ottaakseen vastaan Nobelin palkinnon. Palkintoa oli yritetty saada Einsteinille jo pitkään, mutta vasta suhteellisuusteorian varmistaminen vuonna 1919 oli tuonut mukanaan vahvan ehdokkuuden. Nobel myönnettiin Einsteinille loppujen lopuksi valosähköisen ilmiön selittämisestä eikä suhteellisuusteoriasta, koska Nobelin palkinnot myönnettiin keksinnöille, ja suhteellisuusteoria ei ollut keksintö siten kuin se oli määritelty Alfred Nobelin testamentissa. Rahapalkinnon Einstein antoi suoraan Marićille siten, että he saisivat vuosittain sen korot. Marićille järjestely ei sopinut ja sovittiin, että ostettaisiin taloja, joiden vuokratulot menisivät Marićille.
Palkinnon valmisteluvaiheessa Sveitsin suurlähettiläs oli katsonut edustavansa maata, jonka kansalainen Einstein oli. Samaa oli kuitenkin korostanut myös Saksan suurlähettiläs. Sveitsin suurlähettiläs antoi periksi, ja Saksan suurlähettiläs otti palkinnon vastaan. Pian kuitenkin huomattiin, ettei Einstein kuitenkaan ollut saksalainen vaan sveitsiläinen. Välttääkseen nolon tilanteen Berliinin ulkoministeriö keksi, että Einsteinista oli vuonna 1920 virkaan astuessaan tullut saksalainen.
Einstein oli saanut kolme vuotta aiemmin kutsun Etelä-Amerikkaan mutta kieltäytynyt. Nyt aika oli otollinen, ja hän lähti matkalle maaliskuun alussa 1925. Politiikan ja tieteen johtomiehet osoittivat ihailuaan. Hänet vihittiin Argentiinan akatemian ulkomaiseksi jäseneksi. Hän vietti kolme viikkoa Argentiinassa ja matkusti sitten Uruguayihin. Lopuksi hän matkusti Brasiliaan, ja kolme kuukautta kestäneen matkan jälkeen hän palasi Berliiniin. Matkansa jälkeen Einstein alkoi keskittyä kenttä- ja kvanttiteoriaan. Sen lisäksi hän jatkoi työtään Jerusalemin heprealaisen yliopiston kuraattorikunnassa ja Kansainliiton henkisen yhteistyön komissiossa.
Einstein kutsuttiin Osram-konserniin Sveitsiin maaliskuussa 1928. Kun hän yöllä saapui määräasemalle Zuoziin, hän joutui raahaamaan matkalaukkujaan kinosten keskellä alppimajalle. Seurauksena oli verenkiertohäiriö, joka vei hänet lähelle kuolemaa. Palattuaan Berliiniin hän oli huonossa kunnossa ja joutui olemaan kymmenen viikkoa vuodelevossa. Tervehtyäkseen hän lähti lomailemaan Itämeren rannikolle. Vielä palattuaankin syyskuussa hän oli heikkokuntoinen. Hänen 10. tammikuuta 1929 ilmestynyt yhtenäisyysteoriansa sai suuren huomion.
Kohti Yhdysvaltoihin muuttoa.
Ennen matkaa Yhdysvaltojen länsirannikolle Einstein kiersi parisen viikkoa Euroopassa. Ensin hän osallistui Brysselissä Solvay-konferenssiin. Sen jälkeen hän vietti kolme päivää Lontoossa, josta hän matkusti Brysseliin tapaamaan Belgian kuningatarta Elisabetia. Sitten hän jatkoi Zürichiin, jossa hän osallistui kunniavieraana Teknillisen korkeakoulun 75-vuotisjuhlaan. Berliiniin palattuaan Einsteinilla oli kolme viikkoa aikaa ennen Kalifornian matkaansa.
Matka alkoi 2. joulukuuta 1930 Antwerpenistä. Mukaansa hän otti vaimonsa Elsan sekä sihteerinsä, kotiapulaisensa ja ”laskijansa”, sillä hän aikoi työskennellä matkan aikana. Laiva pysähtyi New Yorkin edustalle viideksi päiväksi. Einstein aikoi olla niiden aikana laivan sisätiloissa. Toimittajat haastattelivat Einsteinia jo laivassa. Vastoin suunnitelmia Einstein kulki niiden viiden päivän aikana tilaisuudesta toiseen. Hänestä tehtiin New Yorkin kunniakansalainen. Matka jatkui Panaman kanavan kautta San Diegoon, jonne laiva saapui 30. joulukuuta 1930. Matkalla hän tapasi Charlie Chaplinin ja kirjailija Upton Sinclairin.
Kahden kuukauden kuluttua Einstein sai tarpeekseen Yhdysvalloista ja lähti junalla halki Yhdysvaltojen takaisin kohti Eurooppaa. 28. helmikuuta 1931 hän saapui New Yorkiin, josta lähti keskiyöllä laiva Eurooppaan. Einstein piti puheen pasifistisille järjestöille ja synnytti suuren hurmoksen. Illalla hän puhui juutalaisten Palestiinassa tekemän rakennustyön tukemisen puolesta. Palattuaan Berliiniin Einstein pelkäsi Saksan muuttuvan diktatuuriksi. Lisäksi Saksassa oli talouslama ja natsien katumellakoita. Hän tajusi, että hänen on pian muutettava pois Saksasta.
Einstein palasi pian Kaliforniaan. Tällä kertaa laiva vei hänet ja Elsan suoraan Kaliforniaan ilman pysähdystä New Yorkissa. Laivamatka alkoi 2. joulukuuta 1931. Sitä ennen he olivat viettäneet muutaman päivän Belgiassa ja Hollannissa. Einstein saapui Los Angelesiin juuri ennen vuoden vaihtumista. Einstein piti muutamia luentoja ja kertoi myös pasifistisista ajatuksistaan. Einstein tapasi matkalla Abraham Flexnerin, joka aikoi perustaa New Jerseyhyn instituutin, jossa tiedemiehet voisivat keskittyä tutkimustyöhön ilman normaaleja yliopiston rutiineja. He aikoivat jatkaa keskusteluaan seuraavana keväänä Oxfordissa.
Maaliskuun alussa 1932 Einstein palasi jälleen Eurooppaan. Hän tiesi palaavansa Yhdysvaltoihin seuraavana vuonna, mutta ajatus pysyvästä muutosta Yhdysvaltoihin ei miellyttänyt häntä. Vietettyään pari viikkoa Berliinissä hän matkusti Cambridgeen pitämään muutaman luennon. Sieltä matka jatkui Oxfordiin, jossa hän tapasi Flexnerin. He sopivat, että Einstein muuttaisi lokakuussa 1933 Flexnerin instituuttiin, joka perustettiin Princetonin yliopiston yhteyteen mutta oli siitä riippumaton. Einstein ilmoitti kuitenkin lehdistölle, ettei muuttaisi Yhdysvaltoihin pysyvästi. 10. joulukuuta 1932 Einstein lähti puoleksi vuodeksi Yhdysvaltoihin. Laiva meni Panaman kautta Los Angelesiin.
Adolf Hitler nousi Saksassa valtaan 30. tammikuuta 1933, ja saatuaan siitä tiedon Einstein sanoi, ettei uskalla enää palata Saksaan. Hän lähti vaimonsa Elsan kanssa Kaliforniasta junalla mantereen halki. Ensimmäinen pysähdyspaikka oli Chicago, jossa oli rahankeruutilaisuus Jerusalemin heprealaisen yliopiston hyväksi. Matka jatkui New Yorkiin, jossa oli päivittäin vastaanottoja ja kokouksia. Sitten he lähtivät laivalla takaisin Eurooppaan. Heti Antwerpeniin saavuttuaan Einstein ajoi Brysseliin ja luovutti Saksan passinsa sikäläiselle Saksan edustustolle ilmoittaen luopuvansa Saksan kansalaisuudesta. Hän oli jo aikaisemmin tehnyt kirjeitse eroilmoituksen Preussin akatemialle. Akatemian lisäksi Einstein kuului useihin muihin tieteellisiin yhdistyksiin ja seuroihin, ja hän pyysi ystäväänsä virallisesti erottamaan hänet niistä. Einsteinin rahat Saksassa takavarikoitiin, mutta onneksi hän oli säilyttänyt rahaa Saksan lisäksi myös Leidenissä ja New Yorkissa. SA ryösti Einsteinin Berliinin-talon. Ennen paluutaan Yhdysvaltoihin Einstein vietti neljä viikkoa Englannin rannikolla Norfolkissa.
Hän nousi 8. syyskuuta 1933 Southamptonissa Yhdysvaltoihin lähtevään laivaan, johon hänen vaimonsa oli noussut jo Antwerpenissa. He matkustivat vierailuviisumilla, sillä heidän tarkoituksensa oli viettää Amerikassa vain puoli vuotta ja palata sitten taas Eurooppaan. Toisin kävi, sillä hän ei palannut enää koskaan. Kun laiva lähestyi New Yorkin satamaa, sen vierelle tuli moottorivene, joka otti Einsteinin mukaansa. Kun tullimuodollisuudet oli hoidettu, lähdettiin pikaisesti Princetoniin. Einstein oli siellä jo ennen kuin itse laiva saapui satamaan. Einstein tapasi Yhdysvaltojen presidentin Rooseveltin tämän kutsusta 24. tammikuuta 1934. Elsan tytär Ilse sairastui Pariisissa, ja Elsa lähti yksin Pariisiin. Ilse kuoli lopulta 37-vuotiaana. Instituutin kesäloman aikana Einstein purjehti Rhode Islandin rannikolla. Elsa palasi järkyttyneenä Pariisista. Päätettyään pysyä Princetonissa Einstein anoi Yhdysvaltojen kansalaisuutta. Sen takia Einstein matkusti brittiläiseen Bermudaan, sillä muuttolupa oli anottava Yhdysvaltojen ulkomaisessa konsulaatissa. Elsan silmiin oli ilmestynyt pahaa turvotusta, joka oli oire verenkierto- ja munuaisongelmista. Hän kuoli 20. joulukuuta 1936 kotonaan Princetonissa.
Einstein vietti kesän 1939 Long Islandilla. Häntä saapui sinne tapaamaan kaksi hänen ystäväänsä, professorit Eugene Wigner ja Leó Szilárd, jotka olivat huolissaan atomipommeista. He tulivat Einsteinin puheille, koska pelkäsivät Belgian myyvän uraania Saksalle ja hän tunsi Belgian kuningattaren. Belgian Kongossa oli suuret esiintymät uraania, josta pystyttäisiin ehkä tekemään suurta vahinkoa aiheuttava atomipommi. Einstein kirjoittikin kirjeen Belgian hallitukselle. Koska tämä kirje ei vaikuttanut juuri mitään, Einstein kirjoitti 7. maaliskuuta 1940 uuden kirjeen, molemmat turhaan.
Einsteinin luona kävi toukokuussa 1943 laivaston luutnantti, joka johti tehoräjähteisiin erikoistunutta tutkimusryhmää. Einsteinia pyydettiin laivaston neuvonantajaksi tehoräjähteisiin koskevissa kysymyksissä, ja hän suostui. Tästä lähtien hänen luonaan vieraili silloin tällöin räjähdeasiantuntijoita, jotka pyysivät häntä selvittämään torpedojen optimaalista räjäytystä. Näillä tutkimuksilla ei kuitenkaan ollut mitään seurauksia.
Järjestö, joka huutokauppasi kuuluisien kirjailijoiden käsikirjoituksia ja antoi rahat Yhdysvaltain sotakassaan, tuli pyytämään suhteellisuusteorian käsikirjoitusta. Einstein oli kuitenkin tuhonnut sen suhteellisuusteorian ilmestyttyä painettuna, mutta tarjosi tilalle bivektorikenttiä koskevaa käsikirjoitustaan, ja se otettiin kiitollisena vastaan. Lisäksi hän kirjoitti uudelleen suhteellisuusteorian käsikirjoituksensa. Huutokaupassa uudelleen kirjoitetusta suhteellisuusteorian käsikirjoituksesta saatiin 6,5 miljoonaa dollaria ja bivektorikenttien alkuperäisestä käsikirjoituksesta viisi miljoonaa dollaria.
Kun Einstein sai tietää, että Yhdysvalloilla oli ydinpommeja, hän kirjoitti ystävänsä Leó Szilárdin pyynnöstä Rooseveltille kirjeen, jossa hän ilmaisi huolensa poliitikkojen atomipommeja koskevasta tietämyksestä ja hallituksen kyvystä käyttää aseita oikealla tavalla. Roosevelt ehti kuitenkin kuolla ennen kirjeen perille tuloa. Sodan loputtua julkaistiin Smythin raportti, jossa selostettiin atomipommin kehittelyä. Siinä mainittiin Einsteinin kirjoittama kirje, ja siksi hän ei enää voinut olla osallistumatta atomipommista käytävään keskusteluun. Nähtyään atomipommin vaikutukset Hiroshimassa Einstein alkoi puoltaa yleisen aseistariisunnan ajatusta. Hiroshimassa vierailtuaan Einstein kärsi valtavista henkisistä tuskista, ja hän tunsi itsensä miltei suurimmaksi syylliseksi tuhoon. Hän ei kuitenkaan koskaan tuominnut pommien pudottamista Japaniin. Tavoitteena hänellä oli edelleen lopettaa sodat lopullisesti.
New Yorkissa järjestettiin Nobelin muistoksi juhlatilaisuus 10. joulukuuta 1945, ja Einstein piti siellä puheen, jossa käsitteli tiedemiesten vastuuta ja syyllisyydentuntoa ja kertoi myös omasta osuudestaan atomipommin synnyssä. Einstein vaati tässä tilanteessa rohkeita tekoja ja ajattelutapojen muutosta. Einsteinia pyydettiin puheenjohtajaksi komiteaan, joka halusi valistaa suurta yleisöä ja poliitikkoja atomipommiin liittyvistä vaaroista. Einstein suostui siihen, ja hän onnistui rahankeruussa ja asian puolesta puhumisessa. Einstein puhui usein komitean puheenjohtajana radiossa ja lehdissä. Komitea sai aluksi paljon julkisuutta mutta lopetti toimintansa loppuvuodesta 1948. Einstein myös sairasteli, mihin syynä oli vatsanpohjan valtimon pullistuma.
Torjuttu presidenttimahdollisuus.
16. marraskuuta 1952 Albert Einsteinille tarjottiin Israelin presidentin virkaa, mutta hän ei ottanut sitä vastaan. Israelin presidentti Chaim Weizmann oli kuollut 9. marraskuuta, ja Israelin lehdistössä oli ehdotettu tilalle Einsteinia, koska hän oli aikansa kuuluisin juutalainen. Ajatuksen puolustajat toivoivat Einsteinin presidenttiyden myös korostavan Israelin yhteyttä tieteelliseen humanismiin. Israelin pääministeri otti siksi yhteyttä Israelin Yhdysvaltain-lähettilääseen ja pyysi tätä tarjoamaan virkaa Einsteinille. Lähettiläs ei ehtinyt kysyä asiaa Einsteinilta itseltään, koska tämä soitti hänelle kuultuaan asiasta tietotoimistosta. Einstein pyysi lähettilästä kertomaan Israeliin, ettei ottaisi virkaa vastaan, mutta piti tarjousta suurena kunniana. Lähettiläs ei hyväksynyt viran torjumista puhelimessa ja lähetti siksi Einsteinille kirjeen. Vastauksen Einstein oli kirjoittanut jo valmiiksi.
Kohtalokas sairastuminen ja loppuvaiheet.
Lääkärit totesivat kesällä 1950, että Einsteinin aortta-aneurysma oli alkanut kasvaa. Sen jälkeen hän tiesi kuolevansa pian. Hän allekirjoitti testamenttinsa 18. maaliskuuta 1950. Siinä määrättiin hänen käsikirjoituksensa luovutettavaksi Jerusalemin heprealaiselle yliopistolle. 11. huhtikuuta 1955 Einstein allekirjoitti vetoomuksen kilpavarustelua vastaan.
Muutaman päivän kuluttua alkoivat suuret kivut, ja hänen lääkärinsä pelkäsi, että aneurysmassa oli ilmennyt vuoto. Hänet vietiin sairaalaan, jossa tila koheni sen verran, että hän alkoi valmistella radiopuhetta, jota hän ei kuitenkaan ehtinyt saattaa valmiiksi. 18. huhtikuuta kello 1.15 yöllä hän kuoli sanottuaan sitä ennen saksaksi muutaman sanan, joita hoitaja ei ymmärtänyt.
Tohtori Thomas Stoltz Harvey teki hänelle ruumiinavauksen, jossa kuolinsyyksi vahvistui puhjennut aneurysma. Harvey poisti Albert Einsteinin aivot ja säilöi ne tutkimustarkoituksiin. Einsteinin ruumis polttohaudattiin iltapäiväneljältä Trentonissa, New Jerseyssä, hänen kuolinpäivänään ilman seremonioita, ja tuhkat levitettiin hänen omasta toivomuksestaan tuntemattomaan paikkaan.
Einsteinin mahdollinen autismi.
Harvardin lääketieteellisen tiedekunnan professori Erik H. Erikson havaitsi 1980-luvulla, että Einsteinin hidas kielellinen kehitys, haluttomuus olla tekemisissä muiden lasten kanssa sekä ennen kouluikää ilmenneet ajoittaiset raivokohtaukset antoivat aihetta epäillä niin sanottua lapsuuden laaja-alaista kehityshäiriötä eli autismin kirjon häiriötä. Myös maailman tunnetuimpiin autismitutkijoihin kuuluva Cambridgen yliopiston kehityspsykopatologian professori Simon Baron-Cohen on havainnut, että Einsteinin kohdalla täyttyivät monet autismin kirjoon kuuluvan Aspergerin oireyhtymän tunnuspiirteet. Einstein oppi puhumaan vasta kolme vuotta täytettyään.
Einsteinin elinaikana ei tunnettu laaja-alaisia kehityshäiriöitä, joten mainitut arviot perustuvat Einsteinin elämäkerralliseen aineistoon. Farmakologian tohtori Glen Elliottin mukaan elämäkerrallisen aineiston perusteella tehdyt diagnoosit ovat hyvin epäluotettavia ja ihmisen käyttäytyminen voi johtua monista eri syistä. Lisäksi Elliot huomauttaa, että Einsteinilla oli hyvä huumorintaju, mitä vaikeasti aspergerinsyndroomaisilla ei ole käytännöllisesti katsoen koskaan. Autismin kirjon henkilöiden huumorintajun puutteesta ei ole kuitenkaan olemassa tutkimusnäyttöä, eikä sitä mainita myöskään diagnostisissa kriteereissä.
Einsteinin avioliitot.
Einstein seurusteli 17-vuotiaana häntä muutamaa vuotta vanhemman, opettajaksi opiskelevan Marie Wintelerin kanssa. Albert tutustui Marieen hänen vanhempiensa välityksellä, koska asui heidän luonaan täysihoidossa muutettuaan Sveitsiin suorittamaan lukion viimeistä luokkaa. Einsteinin tunteet Marieta kohtaan laimenivat, kun hän muutti Zürichiin suorittamaan yliopisto-opintoja. Suhde päättyi lopullisesti keväällä 1897. Syynä arvellaan olevan Einsteinin serbialaisen kurssitoverin Mileva Marićin, jonka kanssa Einstein ryhtyi sittemmin seurustelemaan.
Albert Einstein ja Mileva Marić seurustelivat lähes koko opiskeluaikansa, mutta Einsteinin vanhemmat vastustivat vuosikaupalla heidän avioitumistaan, vaikkeivät olleet edes tavanneet miniäkandidaattiaan. Etenkin Einsteinin äiti katsoi, ettei Mileva ollut kyllin hyvä puoliso hänen pojalleen, koska hän oli neljä vuotta Albertia vanhempi ja lisäksi hän ontui nuorena sairastamansa tuberkuloosin vuoksi. Äidillä oli myös epäilys, ettei kirjaviisas nainen kykenisi huolehtimaan riittävällä tarmolla tulevasta perheestään.
Einsteinin isä kuoli 55-vuotiaana 10. lokakuuta 1902 ja antoi kuolinvuoteellaan luvan Einsteinin ja Mileva Marićin avioliittoon. Pian äitikin taipui lopulta poikansa tahtoon. Einstein avioitui Marićin kanssa 6. tammikuuta 1903. Ennen avioitumista he olivat saaneet Lieserl-tyttären. Lieserlistä ei tiedetä paljoakaan, mutta todennäköisesti hänet annettiin adoptoitavaksi, ja hän kuoli syyskuussa 1903. Abram Ioffe väittää Einstein-elämäkerrassa, että Marić auttoi miestään huomattavasti vaativissa laskutoimenpiteissä suhteellisuusteorian laadinnan yhteydessä. Albrecht Fölsing antaa omassa elämäkerrassaan Marićin roolista maltillisemman kuvan. Marićille ja Einsteinille syntyi myöhemmin vielä kaksi poikaa, Hans Albert Einstein ja Eduard Einstein.
Marić muutti poikien kanssa pois miehensä luota, kun sai selville, että Einsteinilla oli suhde serkkunsa Elsa Löwenthalin kanssa. Asumusero astui voimaan vuonna 1914, ja Marić ja pojat palasivat Sveitsiin.
Marić suostui lopulliseen eroon vasta helmikuussa 1919. Marić määrättiin lasten huoltajaksi ja Einstein joutui sopimuksen mukaan maksamaan vuodessa elatusapua Marićille. Kesäkuussa Einstein avioitui Elsa Löwenthalin kanssa. Einstein valitti jo pian ystävilleen ”avioliiton koettelevan raskaasti kärsivällisyyttä”. Myös Elsa piti avioliittoa Einsteinin kanssa ”joka suhteessa hermoille käyvänä ja hankalana”. Kaikkein hankalinta oli Albertin jatkuva uskottomuus. Einsteinin ja Löwenthalin avioliitosta ei syntynyt lapsia, mutta Einstein adoptoi Elsan tyttäret Ilsen ja Margot’n, jotka olivat hänelle sukua sekä äidin että isän puolelta. Myöhemmin Einstein piti avioitumisiaan virheinä.
Viimeiset elinvuotensa Einstein seurusteli Johanna Fantovan kanssa. Einstein tunsi häntä 22 vuotta nuoremman Fantovan jo Prahan professuurinsa ajoilta, jolloin hän vieraili kaupungin juutalaisen kulttuurieliitin suosimassa, Fantovan silloisen miehen vanhempien isännöimässä, Fantan Salongissa. Fantova pakeni juutalaisvainoja Yhdysvaltoihin vuonna 1939, jolloin Einstein palkkasi hänet järjestämään kirjastoaan.
Työ ja saavutukset.
Annus mirabilis.
Einsteinin menestyksekkäin vuosi fysiikan saralla oli 1905. Tuona vuonna hän esitteli yhteensä viisi tieteellistä julkaisua, joista jokainen vaikutti paljon nykyfysiikan kehittymiseen. Vuotta 1905 kutsutaan fysiikkapuheessa usein nimellä "annus mirabilis" (”ihmeiden vuosi”). Alun perin annus mirabilis -termiä käytettiin vuosista, jolloin Isaac Newton keksi omat teoriansa.
Valon kvanttiluonne ja valosähköinen ilmiö.
Valosähköisen ilmiön selittäminen on kvanttimekaniikan kivijalka. Ilmiön avulla huomattiin sähkömagneettisella säteilyllä olevan aaltomaisen luonteen lisäksi myös hiukkasluonne. Tästä kehittyi myöhemmin aalto-hiukkasdualismi. Valosähköisessä ilmiössä on kyse siitä, että kun metallia säteilytetään tietyn taajuisella sähkömagneettisella säteilyllä, kuten valolla, metallista irtoaa elektroneja. Einstein keksi, että valon energia absorboituu elektroneihin kvantteina. Jos säteilyllä on tarpeeksi energiaa, se saa elektronin irti metallista. Ilmiön selittämisestä Einstein sai Nobelin fysiikanpalkinnon. Valon hiukkasluonnetta vahvistavat muun muassa mustan kappaleen säteily ja Comptonin sironta. Ilmiö on havaittavissa useilla aineilla, mutta parhaiten se kuvastuu juuri metalleissa. Materiaalista karanneita elektroneja kutsutaan usein "fotoelektroneiksi". Fotonin energia saadaan kaavasta:
formula_1,
missä
Jos fotonin energia (Planckin vakion ja taajuuden tulo) ei ole suurempi kuin irrotustyö (φ), elektroni ei irtoa.
Gustav Kirchhoff esitti jo vuonna 1860 ongelman, joka koski mustan kappaleen säteilyä. Kirchhoffin aikainen tekniikka ei ollut tarpeeksi kehittynyttä, jotta hänen emissiota ja absorptiota koskevia teesejään, jotka ovat voimassa kaikilla aineilla, olisi voitu testata. Kirchhoffin mukaan mustien kappaleiden emissiokyvyn määrittelee funktio, joka riippuu lämpötilasta ja säteilyn taajuudesta. Kirchhoffin mukaan funktion keksiminen olisi todella tärkeää koko fysiikan kannalta. Kirchhoff kuoli vuonna 1887, ja vasta tämän jälkeen tekniikka kehittyi niin paljon, että teoriaa voitiin arvioida mittaustulosten perusteella. Wilhelm Wienin keksimä kaava oli parhaimpia siihenastisista, mutta se ei toiminut infrapunan matalilla taajuuksilla.
Max Planck keskittyi ongelmaan vuodesta 1894 lähtien. Hänen mukaansa kaiken takana oli jotakin absoluuttista. Heinrich Rubens ja Ferdinand Kurlbaum keksivät niin sanotun jäännössäteilymenetelmän, joka antoi aivan omaa luokkaansa olevia tuloksia infrapunasäteilystä korkeissa lämpötiloissa. Rubens vieraili vaimonsa kanssa Planckien luona 7. lokakuuta 1900. Rubens kertoi saamistaan mittaustuloksista Planckille, joka oli oletettavasti innoissaan asiasta, koska vieraiden lähdettyä hän alkoi luoda teoriaa ja keksi samana iltana säteilykaavan. Seuraavina viikkoina hän pohti kaavan teoreettista tulkintaa. Planck esitteli 14. joulukuuta 1900 tulkintansa, jonka mukaan lämpövärähtelyjen energia koostuu täsmälleen yhtä suurista paketeista. Planck ja muut tuon ajan fyysikot pyrkivät yhtenäistämään Planckin tulkintaa klassisesta fysiikasta. Fyysikot eivät kyseenalaistaneet valon aaltoluonnetta, toisin kuin Albert Einstein.
Einsteinia innostivat Planckin teoria energiapaketeista ja myös Heinrich Hertzin huomio siitä, että kipinän kirkkaus kasvaa, kun kipinöintialueelle kohdistetaan ultraviolettisäteilyä. Einstein kyseenalaisti eetterin jo opiskeluvuosinaan, ja vaikuttaisi siltä, että Einstein keksi valokvantit jo vuonna 1901. Einstein ei kuitenkaan julkaissut ajatustaan missään virallisesti. Ihmevuotenaan 1905 hän julkaisi viisisivuisen artikkelin, joka käsitteli sähkö­magneettisen säteilyn kvanttiluonnetta ja valosähköistä ilmiötä. Sen sijaan, että Planckin vuonna 1900 esittämän teorian mukaan vain lämpösäteily syntyy tietyn suuruisina kvantteina, Einsteinin mukaan kvantti­luonne on aina ominaista valolle ja muille sähkö­magneettisen säteilyn muodoille, syntyvätpä ne millä tavalla tahansa. Tämän olettamuksen avulla Einstein selitti valosähköisen ilmiön ominaisuudet. Valokvantti sai myöhemmin nimen fotoni.
Ilmiön selittäminen on vaikuttanut suuresti teknologian kehittymiseen. Valosähköistä ilmiötä käytetään hyväksi muun muassa fotodiodeissa ja aurinkopaneeleissa, joilla tuotetaan sähköä mm. satelliitteihin tai ladataan kesämökin akkuja.
Brownin liike.
Brownin liikkeellä tarkoitetaan pienten hiukkasten epämääräistä liikettä nesteessä tai kaasussa. Mikroskoopilla tarkasteltaessa huomataan, että hiukkaset liikkuvat nesteessä epämääräisiä ratoja. Einstein esitti, että satunnainen liike johtuu molekyylien lämpöliikkeestä. Brownin liike oli ensimmäinen kokeellinen todistus atomien olemassaolosta. Liike johtuu siitä, että hiukkasiin törmäilee jatkuvasti muita hiukkasia, toiselle puolelle enemmän ja toiselle vähemmän. Suurilla hiukkasilla törmäysten suhde on keskimäärin sama, jolloin suuret hiukkaset pysyvät lähes paikallaan.
Brownin liike on nimetty 1800-luvulla eläneen kasvitieteilijä Robert Brownin mukaan. Vastaava liike on tunnettu aikaisemminkin, mutta varsinaisesti liike huomattiin vuonna 1827, jolloin Robert Brown tutki siitepölyä nesteessä. Ennen Einsteinia liikettä yrittivät selittää muun muassa Thorvald Thiele ja Louis Bachelier. Einstein ja Marian Smoluchowski huomasivat, että jos kineettinen kaasuteoria pitää paikkansa, vesimolekyylien pitäisi liikkua satunnaisesti. Tämän vuoksi hiukkasiin kohdistuisi iskuja. Iskut johtaisivat Brownin havaitsemaan liikkeeseen.
Suppea suhteellisuusteoria.
Ihmevuotenaan Einstein esitti teorian, jonka mukaan aika ja avaruus olisivat kytköksissä toisiinsa. Näin syntyi käsite neliulotteisesta avaruudesta (4D). Einstein esitti teoriansa "Annalen der Physik" -lehdessä artikkelissa, jonka nimi on Zur Elektrodynamik bewegter Körper, suomeksi ”Liikkuvien kappaleiden sähködynamiikasta”. Einsteinin mukaan aika ja avaruus ovat molemmat suhteellisia, eivät absoluuttisia niin kuin Newton oli aiemmin väittänyt. Samalla Einstein kiisti eetterin olemassaolon.
Ennen Einsteinia skotlantilainen fyysikko James Maxwell oli arvellut valon olevan aaltomaista, ja myöhemmin sen todisti Heinrich Hertz. Tuolloin arveltiin valon tarvitsevan jonkinlaisen väliaineen, eetterin, jota pitkin valo ja muu sähkömagneettinen säteily etenisi. Eetteri oli monimutkainen ja ristiriitainen käsite, eetterin kun olisi pitänyt olla samaan aikaan kovaa, nestemäistä ja vielä kitkatonta. Eetteriä ei löydetty kokeissa, ja koko käsite joutui huonoon valoon. Tarvittiin muutosta silloiseen fysiikan tuntemukseen tai väliaineen unohtamista. 1900-luvun alussa ehdotettiin ajan ja pituuden käsitteiden muuttamista.
1900-luvun alussa ranskalainen Henri Poincaré ja hollantilainen Hendrik Lorentz julkaisivat uusia laskelmia aika-avaruudesta ja liikkeestä. Näyttää siltä, ettei Einstein ollut kovin hyvin perillä kollegoidensa tuloksista vaan keskittyi omaan teoriaansa. Hän piti aikaa ja pituutta suhteellisina käsitteinä.
Suppean suhteellisuusteorian perusperiaatteet ovat:
Teorian lopputulokset poikkeavat täysin klassisesta fysiikasta. Suhteellisuusteorian seurauksia ovat esimerkiksi:
Einstein julkaisi suppean suhteellisuusteorian kesällä 1905 mutta täydensi sitä muutaman kuukauden päästä kolmisivuisella artikkelilla. Samalla suppeaan suhteellisuusteoriaan lisättiin ehkä kaikkein kuuluisimmaksi yhtälöksi noussut E=mc². Tämä työ luetaan usein neljänneksi annus mirabilis -työksi, vaikka se on vain suppean suhteellisuusteorian täydennys.
Muut työt.
Yleinen suhteellisuusteoria.
Yleinen suhteellisuusteoria on suppean suhteellisuusteorian laajennus. Einstein esitteli yleisen suhteellisuusteorian vuonna 1915. Teoria kilpaili suomalaisen Gunnar Nordströmin kaksi vuotta aikaisemmin julkaiseman teorian kanssa. Einstein kehitti ja luennoi hyvin paljon Nordströmin teoriasta. Nordströmin teoria oli kuitenkin vajavainen, eikä se selittänyt kaikkia ilmiöitä tai ei selittänyt niitä oikein.
Suppeassa suhteellisuusteoriassa Einstein tarkasteli tasaista liikettä. Yleisessä suhteellisuusteoriassa Einstein yleisti näkemystä ja lisäsi siihen voimia, etenkin painovoiman. Ollessaan vuonna 1907 töissä Bernin patenttitoimistossa hän alkoi pohtia painovoimaa. Einstein kuvitteli tilanteen, jossa mies on vapaasti alaspäin putoavassa hississä. Mies ei tunne omaa painoaan, kun hissi putoaa vapaasti painovoimakentässä. Tämän pohjalta Einstein ajatteli painovoiman olevan näennäisvoima, joka johtuu koordinaatiston valinnasta.
Einstein ajatteli liikkeen olevan aina suoraviivaista, mutta massan käyristävän avaruutta lommolle ja aiheuttavan poikkeaman suoraviivaisessa liikkeessä: tämä taas havaitaan voimana. Einstein myös uudisti aikakäsitystään yleisessä suhteellisuusteoriassa. Aika on suhteellista mutta lisäksi paikallista. Avaruuden kaareutuminen vaikuttaa myös ajan kulkuun.
Myöhemmin Einstein lisäsi yleiseen suhteellisuusteoriaan niin sanotun kosmologisen vakion. Suhteellisuusteorian mukaan näytti siltä, että avaruus joko laajenee tai romahtaa. Einstein joutui kehittelemään jotakin, joka pitäisi maailmankaikkeuden vakaana ja kehitti kosmologisen vakion. Myöhemmin Einstein sanoi tämän olleen hänen ”suurin munauksensa”. Kosmologinen vakio voi kuitenkin olla perusteltu hypoteesi. 1990-luvulla tehdyt havainnot supernovista osoittavat, että maailmankaikkeus laajenee kiihtyvällä nopeudella. Tämä voidaan selittää kosmologisen vakion arvolla, joka on hieman nollasta poikkeava.
EPR-paradoksi.
Einstein, kuten monet muutkin fyysikot, oli tyytymätön kvanttimekaniikan antamaan kuvaan fysikaalisesta todellisuudesta. Tämän pohjalta Einstein, Boris Podolsky ja Nathan Rosen loivat ajatuskokeen, joka horjutti kvanttimekaniikan tukijalkaa, Heisenbergin epätarkkuusperiaatetta. Heisenbergin epätarkkuusteorian mukaan esimerkiksi nopeutta ja paikkaa ei voida mitata äärettömän tarkasti yhtä aikaa. EPR-ajatuskokeen mukaan tämä taas on mahdollista.
Kun kaksi hiukkasta lähetetään samasta pisteestä ja mitataan toisen hiukkasen nopeus ja toisen paikka, EPR-paradoksin mukaan voidaan tämän pohjalta päätellä toisen hiukkasen paikka ja toisen aika. Ajatuskoe tuotti runsaasti harmaita hiuksia Niels Bohrille, joka kuitenkin sai vielä samana vuonna vastauksen valmiiksi ja onnistui kumoamaan EPR-ajatuskokeen.
Kaiken teoria.
Einstein yritti suhteellisuusteorioidensa jälkeen yhdistää kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian. Hän työskenteli kaiken teorian parissa lähes 30 vuotta onnistumatta, mutta loi pohjaa tulevalle. Einstein työsti kaiken teoriaa vielä kuolinvuoteellaan. Einstein saattoi tehdä virheen siinä, ettei yrittänyt luoda kaiken teoriaa kvanttimekaniikan päälle. Hänen suurimmaksi kompastuskivekseen osoittautui suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan yhdistäminen ja varsinkin halu poistaa fysiikasta kvanttimekaniikkaan kuuluva epävarmuus.
Poliittiset näkemykset.
Sosialismi.
Albert Einstein oli sosialisti opiskeluvuosista lähtien ja kannatti demokratiaa ja valtiojohtoista taloutta kapitalismin sijalle. Einsteinin ehkä tunnetuin ei-luonnontieteellinen kirjoitus on Monthly Review -lehdessä 1949 julkaistu ”Why Socialism”. Hän oli mukana monien ihmisoikeusjärjestöjen toiminnassa, ja häntä pidetään usein humanistina. Einstein arvosti Vladimir Leniniä ja sanoi hänestä: ”Kunnioitan Leniniä miehenä, joka täydellisesti uhrasi itsensä ja antoi kaiken energiansa sosiaalisen tasa-arvon toteuttamiseksi. En pidä hänen menetelmiään käytännöllisinä, mutta yksi asia on varma: hänen tapaisensa miehet ovat ihmisyyden suojelijoita ja palauttajia”.
Yhdysvalloissa suhtauduttiin Einsteiniin varoen. FBI keräsi kansion Einsteinin toiminnasta ja suositteli, ettei tälle myönnettäisi kansalaisuutta. Perusteena esitettiin Yhdysvaltojen lainsäädäntöä ("Alien Exclusion Act") ja Einsteinin kytköksiä kommunismiin.
Pasifismi.
Einsteinin sanotaan olleen pasifisti, mitä hän olikin julkisesti nuorena muun muassa ensimmäisen maailmansodan aikaan. Hän yllytti miehiä kieltäytymään asevelvollisuuden suorittamisesta. Esimerkiksi vuonna 1930 hän kirjelmöi Suomen puolustusministeri Juho Niukkaselle aseistakieltäytyjä Arndt Pekurisen tueksi.
Einstein kuitenkin osallistui sota-aikana lentokonesiipien suunnitteluprojektiin, jossa hänen ideansa epäonnistuivat. Sodan jälkeen Einstein osallistui hyrräkompassin kehittämiseen eikä potenut omantunnonvaivoja, vaikka keksinnöstä olivat kiinnostuneita lähinnä sotalaivastot. Hän sai jonkin verran tuloja kompassista, mutta toisen maailmansodan alettua patenttimaksut lakkasivat, vaikka Einstein kyseli niiden perään Saksasta. Saksan ja Japanin merivoimat käyttivät hyviksi osoittautuneita kompasseja toisessa maailmansodassa.
Einstein hylkäsi julkisen pasifismin Hitlerin päästyä valtaan Saksassa. Hän kirjoitti belgialaisille aseistakieltäytyjille: ”Jos olisin belgialainen, en nykyisissä olosuhteissa kieltäytyisi asepalveluksesta. Sen sijaan astuisin palvelukseen iloisena siinä uskossa, että auttaisin täten eurooppalaisen sivilisaation pelastamisessa.” Einstein auttoi juutalaisia pakenemaan natsi-Saksasta ja Yhdysvalloissa asuessaan hän otti kantaa maassa harjoitettua mustien rotusortoa vastaan.
Einstein suositteli Yhdysvalloille atomipommin kehittämistä, jottei Hitler ehtisi ensin, ja jopa lähetti kollegojensa taivuttelemana presidentti Franklin D. Rooseveltille kirjeen, jossa suositteli ydinaseen kehittämiseen tähtäävän ohjelman aloittamista. Itse aseen kehittämiseen hän ei kuitenkaan osallistunut, koska Yhdysvallat piti häntä poliittisesti epäluotettavana. Atomiasetta käytettiin Saksan sijasta Japanin pakottamiseksi rauhaan, ja Einstein katui lähettämäänsä kirjettä, koska oli lähettänyt sen uskoen Saksalla olevan valmisteilla atomiaseita. Sodan jälkeen Albert Einstein alkoi kampanjoida ydinaseriisunnan puolesta. Einsteinin ehdottama ratkaisu oli maailmanhallitus, jonka alaisuuteen Yhdysvallat, Neuvostoliitto ja muut sotilasmahdit antaisivat asevoimansa.
Natsismivastaisuus.
Adolf Hitler äänestettiin Saksan valtakunnankansleriksi vuoden 1933 tammikuussa. Ensimmäisinä tekoinaan hänen hallituksensa säädätti lain, "”Gesetz zur Wiederherstellung des Berufsbeamtentums”", joka esti juutalaisia ja muita ”epämääräisiä ryhmiä” työskentelemästä hallintotöissä, ja säädös koski myös yliopistojen professoreita. Poikkeuksena olivat henkilöt, jotka olivat osoittaneet poikkeuksellista lojaalisuutta Saksaa kohtaan ensimmäisen maailmansodan aikana. Kuukautta ennen Hitlerin valintaa Einstein oli matkustanut Yhdysvaltoihin luennoimaan Abraham Flexnerin juuri perustamaan Institute for Advanced Study -nimiseen korkeakouluun. Einstein hylkäsi jälleen Saksan kansalaisuutensa ja päätti asettua pysyvästi Yhdysvaltoihin. Einstein suhtautui hyvin kielteisesti entiseen kotimaahansa myös toisen maailmansodan päätyttyä.
Sionismi.
Einstein oli sionisti kulttuurisessa mielessä, mutta hän ilmaisi usein varauksensa sionismin nationalistisen soveltamisen suhteen. Hän esimerkiksi sanoi eräässä puheessa: ”Ymmärrykseni juutalaisuuden olennaisimmasta luonteesta vastustaa ajatusta juutalaisvaltioista rajoineen, armeijoineen ja aineellisen voiman määrää, olkoon se kuinka hillittyä tahansa.” Lisäksi hän allekirjoitti New York Timesissa julkaistun avoimen kirjeen, jossa hän tuomitsi Menachem Beginin ja tämän nationalistisen Herut-puolueen – erityisesti tavan, jolla Herutin edeltäjä Irgun oli kohdellut alueen alkuperäisväestöä edustaneita arabeja. Einstein kieltäytyi Israelin presidentin virasta, jota hänelle tarjottiin vuonna 1952: ”"Politiikka on vain tätä päivää, mutta yhtälöt ovat ikuisia."” Einstein kuitenkin vaikutti voimakkaasti esimerkiksi Jerusalemin heprealaisen yliopiston toiminnan aloittamiseen.
Suhde uskontoon.
Einstein piti elämänsä loppuvaiheissa henkiolentoihin uskomista lapsellisena eikä uskonut jumalaan, joka olisi antropomorfinen, itsenäinen persoonallisuus ja rankaisisi tai palkitsisi. Nuoremmalla iällä hän mainitsi, vuonna 1929, rabbi Herbert Goldsteinille uskovansa Spinozan jumalaan. Toisin sanoen jumalaan, joka on substanssi eli luonto. Einstein käytti paljon uskoon ja jumalaan perustuvia vertauksia, mutta ne eivät silti todista Einsteinin uskovan jumalaan. Kuuluisin tällainen ilmaisu lienee ""Jumala ei heitä noppaa". Einstein merkitsi virallisiin dokumentteihin usein olevansa uskontokuntaan kuulumaton, mutta kirjoitti olevansa juutalainen, jos uskontokunta oli pakko valita.
Einstein kirjoitti tiedelehti Natureen vuonna 1940 artikkelin "Science and Religion", jossa pohti uskonnon ja tieteen välistä ristiriitaa. Artikkeli antaa kuvan, että Einstein piti tieteen ja uskon välisiä eroavaisuuksia väärinymmärryksinä. Vuonna 1954 hän taas kirjoitti erittäin uskontovastaisen kirjeen saksalaisfilosofi Eric Gutkindille. Kirjeessä hän kuvailee uskontoa lapselliseksi taikauskoksi ja haukkuu Raamatun kokoelmaksi alkukantaisia legendoja. Einstein myös kieltää juutalaisten aseman valittuna kansana. Hän kirjoittaa: ”"Heillä [juutalaisilla] ei ole mitään erityisominaisuuksia muihin ihmisiin nähden. Minulle juutalainen uskonto on kuten kaikki muutkin: lapsellisten taikauskojen ruumiillistuma."” "Minulle sana "jumala" ei ole muuta kuin inhimillisen heikkouden ilmaisu ja tuote. Raamattu on kokoelma kunniallisia mutta alkukantaisia legendoja, jotka ovat melko lapsellisia. Edes hienostuneet tulkinnat eivät voi tätä asiaa muuttaa,"" Einstein toteaa kirjeessään.
Einsteinin vaikutus tekniikkaan.
Arkipäivän tasolla Einsteinin vaikutus on ollut mullistava. Jo vuonna 1917 Einstein esitteli stimuloidun emission, joka myöhemmin toteutettiin laserina. Valokennojen toiminta perustuu valosähköiseen ilmiöön, jonka Einstein selitti ja loi siten pohjan sen kehittämiselle aurinkokennojen ja ovisilmien kaltaisiin käytännön sovelluksiin. Lisäksi Einsteinin keskeinen oivallus oli se, että valo kvanttiutuu luonnostaan. Tämä loi pohjaa kvanttimekaniikalle, jota käytetään sellaisenaan esimerkiksi kemiassa proteiinien laskostumisen simulointiin lääkekehitystä varten sekä elektroniikkatutkimuksessa. Suhteellisuusteorian merkittävä käyttökohde on GPS-paikannus. Suoranaista hyötyä tavoittelemattoman perustutkimuksen ulkopuolella Einstein myös paransi jääkaapin toimintaa kehittämällä tehokkaampia lämpöpumppuja.
Einstein kulttuurissa.
Vaikutus moderniin taiteeseen.
Einsteinilla oli ensisijainen vaikutus moderniin tieteeseen, mutta sen kautta hän vaikutti olennaisesti modernin taiteen muotoutumiseen. Einsteinin julkaisemat suhteellisuusteoriat osoittivat maailman olevan täysin erilainen kuin aiemmin oli ajateltu. Tämä yhdessä muiden tieteellisten ja filosofisten edistysten kanssa aiheutti 1900-luvun alussa maailmankuvan muuttumisen, jota taiteilijat hyödynsivät. Einsteinia on perinteisesti pidetty yhtenä merkittävimpänä tekijänä Pablo Picasson luomaan kubistiseen taiteeseen, jossa tietty kappale on samanaikaisesti kuvattu eri suunnista. Arthur I. Millerin esittää teoksessaan "Einstein, Picasso: Space, Time and the Beauty That Causes Havoc" (2001) kuitenkin, että ranskalainen matemaatikko Henri Poincaré on linkki suhteellisuuden ja kubismin välillä. Picasso ja Einstein tutkivat samanaikaisesti yhtäaikaisuuden parissa – Einstein ajallisen ja Picasso avaruudellisen samanaikaisuuden. Millerin mukaan molempien ajatuksiin vaikutti Poincarén "La Science et l’hypothèse" -teos.
72-vuotissyntymäpäiväkuva.
Kenties kuuluisin otos Albert Einsteinista on UPI:n Arthur Sassen valokuva tiedemiehestä tämän 72-vuotissyntymäpäivänä. Valokuvasta on tullut yleinen aihe ympäri maailman niin t-paidoissa kuin mainosjulisteissa ja kahvikupeissakin.
Einstein oli ollut juuri lähdössä Princetonissa pidetyiltä syntymäpäiväjuhlilta. Einsteinin kävellessä tohtori Frank Aydelotten ja tämän vaimon kanssa autolle ulkona odottaneet toimittajat ja valokuvaajat ottivat valokuvia Einsteinista ja yrittivät saada häntä hymyilemään. Einstein oli tilaisuuden jälkeen siinä määrin kyllästynyt hymyilemiseen, ettei suostunut kuvaajien pyyntöihin. Vielä Einsteinin istuessa auton takapenkillä toimittajat yrittivät houkutella hymyä Einsteinilta, mutta hänen kerrotaan vain huutaneen sen riittävän. Huudot eivät kuitenkaan tehonneet, vaan toimittajat jatkoivat kuvien ottamista seurueesta. Toimittajan pyytäessä vielä kerran Einsteinia poseeraamaan syntymäpäiväkuvaa varten, fyysikkokuuluisuus päätti näyttää heille kieltä. Samalla hetkellä Arthur Sasse otti valokuvan seurueesta. Einstein piti kuvasta erittäin paljon sen nähtyään. Hän leikkasi kuvan siten, että vain hänen päänsä näkyi, rajaten näin Aydelottet pois. Einstein teetti kuvasta muutaman kopion ja kuvia kiitoskortteihin.
Populaarikulttuurissa.
Einstein on innoittanut suuresti kirjallisuutta, elokuva- ja näyttämötaidetta. Vuonna 2005 ilmestynyt Jean-Claude Carrier'n romaani "Einstein s'il vous plaît" (. Nicolas Roeg on ohjannut elokuvan "Yhtä tyhjän kanssa", jossa näyttelijä Michael Emil esitti – tosin nimeämättä jätettyä mutta ilmiselvästi Einsteinia tarkoittavaa – fyysikkoa, ja Fred Schepisi elokuvan I.Q. Einstein oli myös aiheena Philip Glassin oopperassa "Einstein on the Beach".
Sanasta "einstein" on tullut nerouden ja neron synonyymi. Tässä mielessä on myös nimetty viihteellinen tiedeohjelma Nelosella. Sanan saattomielteenä saattavat tosin olla myös hajamielisyys ja kehnot sosiaaliset taidot.
Yhdistyneet kansakunnat julisti vuoden 2005 fysiikan vuodeksi, koska Albert Einsteinin suppea suhteellisuusteoria täytti sata vuotta. Juhlavuonna kunnioitettiin erityisesti Albert Einsteinia ja hänen saavutuksiaan.
Einsteinin hahmo esiintyy myös tietokonepeleissä, muun muassa Westwood Studiosin strategiapelissä "", jonka alussa Einstein päättää estää toisen maailmansodan käynnistymisen rakentamalla aikakoneen.
Einsteinin aivot ovat keskeisessä roolissa BBC:n dokumenttielokuvassa "Relics: Einstein's Brain" (1994).