Albert Einstein

    Nedvomno eden od velikanov naravoslovnih znanosti, Albert Einstein, je po lastnih besedah “živel v osami te vrste, ki je boleča v mladosti, a čudovita v zrelih letih.” Pravzaprav je bilo njegovo življenje veliko burnejše, kot je zaslediti iz teh besed, saj so ga v veliki meri krojili dogodki prve polovice 20. stoletja. Poleg tega je Einsteinu samotno življenje odrekala tudi njegova svetovna slava. Po uveljavitvi splošne teorije relativnosti je namreč postal pravi pop fenomen, njegova slika z iztegnjenim jezikom iz zrelejših let pa prav gotovo pop ikona stoletja.

    Albert Einstein se je rodil v Ulmu, Nemčija, 14. marca 1879 židovskim staršem. Naslednje leto se je družina preselila v München, kjer je Albert obiskoval pregovorno disciplinsko trde nemške šole. V okviru tega izobraževalnega sistema se Albert ni posebno odlikoval, saj se mu je zdel sistem zastraševalen in dolgočasen. Na materino željo je obiskoval tudi glasbeno šolo. Čeprav je kasneje igral violino le za lastno zabavo, je v sedmih letih študija violine postal prav vešč violinist. Zanimanje za matematiko in ostale naravoslovne znanosti sta v mladem Albertu vzbudila njegova strica Jakob in Caesar, tako da naj bi se menda pri dvanajstih odločil, da reši uganko “velikega sveta”. Ironično je tri leta kasneje zapustil srednjo šolo s slabimi ocenami iz zgodovine, geografije in jezikov ter se pridružil ostalim članom družine v Milanu, kamor so se preselili zaradi očetovega posla. Že oktobra 1895 (pri šestnajstih!) je poskusil s sprejemnim izpitom na prestižno univerzo ETH v Zürichu, vendar ni bil sprejet. Po nasvetu rektorja je nadaljeval šolanje na “Kantonsschule” v Aarauu. Oktobra naslednje leto se je tako pri sedemnajstih vpisal na ETH s ciljem postati učitelj matematike in fizike. Isto leto se je na ETH vpisala tudi enaindvajsetletna Mileva Marić, po poreklu iz Srbije, kot edina študentka. Einstein in Mileva sta se zaljubila, po končani univerzi pa sta se leta 1903 tudi poročila. Imela sta tri otroke, dva sina in hčer, Lieserl, ki se je rodila še pred poroko l. 1902. Kaj natanko se je s hčerjo dogodilo, ni jasno, različni viri navajajo, da sta jo dala v posvojitev ali pa da je umrla v otroštvu. Starejši sin Hans Albert je naredil znanstveno kariero in postal profesor hidravličnega inženirstva na UC Berkeley, ZDA, medtem ko je mlajši sin doživel mentalni zlom.

    Einstein in njegova žena Mileva s sinom.

    Tekom študija se je Einstein odrekel nemškemu državljanstvu in l. 1901 prejel švicarsko. Med študijem Einstein ni ravno blestel, tako da je imel po končani diplomi l. 1900 velike težave pri zaposlitvi. Poizkušal je dobiti mesto na ETH, vendar neuspešno. Nasprotno so kar trije Einsteinovi kolegi dobili mesto kot asistentje na ETH, med njimi tudi Marcel Grossman, Einsteinov prijatelj. Očitno Einstein pač nikogar ni dovolj impresioniral, saj je še celo leto pisal naokoli po univerzah v upanju, da bi dobil mesto, vendar vse brez uspeha.

    Bolj uspešen je bil pri izogibanju švicarski vojaški obveznosti, saj se je služenju v vojski izognil zaradi ploskih nog in krčnih žil. Sredi l. 1901 je nato dobil začasno delo kot učitelj matematike v Tehnični visoki šoli v Winterthuru. Približno v tem času je zapisal: “Opustil sem vse ambicije, da bi dobil mesto na univerzi…”. Na srečo so se stvari zanj le obrnile nekoliko drugače, a vendar ne takoj. Iskanje službe je prekinil Grossmanov oče, ki je Einsteinu pomagal do službe na patentnem uradu v Bernu, kjer je dobil mesto tehničnega eksperta tretjega razreda. Na patentnem uradu je delal vse od leta 1902 do 1909, pri čemer je sprva začasno mesto postalo stalno, nato pa je napredoval do tehničnega eksperta drugega razreda. Vzporedno z delom v Bernskem patentnem uradu je Einstein v prostem času dokončal prav neverjetno serijo člankov iz teoretične fizike v svojem čudežnem letu 1905 (annus mirabilis, od tu tudi odločitev za leto 2005 kot svetovno leto fizike).

    Albert Einstein kot uradnik na patentnem uradu v Bernu.

    Prvi članek iz marca 1905 (Annalen der Physik, 17(1905), 132-148) je Einsteinu tudi prislužil Nobelovo nagrado iz fizike sedemnajst let kasneje. V njem argumentira, da elektromagnetna slika svetlobe, ki jo je razvil Maxwell, ne more pojasniti vseh njenih lastnosti. Slika svetlobe kot čistega elektromagnetnega valovanja na primer ne pojasni fotoefekta.To je pojav, kjer svetloba iz snovi izbija elektrone, pri čemer velja zveza med energijo izbitih elektronov E in frekvenco svetlobe, E = hν-A, kjer je h Planckova konstanta in A tako imenovano izstopno delo. Einstein je v članku pojasnil to zvezo, tako da je vzel zares kvante svetlobe, ki jih je kot računski pripomoček vpeljal že Planck l. 1900. Vsakemu izbitemu elektronu po tej sliki ustreza en absorbiran foton (kvant svetlobe). Energija, ki jo je nosil foton, se pretvori v kinetično energijo elektrona, pri čemer mora elektron premagati tudi energijsko bariero A – od tu izstopno delo.

    Naslednja po spisku sledi njegova doktorska disertacija z naslovom Nova določitev dimenzij molekul, ki jo je po dolgem odlašanju 30. aprila 1905 zagovarjal na ETH. Leta 1906 jo je nato tudi objavil v reviji Annalen der Physik (natančna referenca je Annalen der Physik, 19(1906), 289-305). Pravzaprav je to najmanj impresivno Einsteinovo delo iz tega leta, a prav zanimivo, najbolj citirano – verjetno zato, ker so ostala dela kaj kmalu postala klasika. V njem je Einstein pokazal, kako določiti velikost molekul in Avogadrovo število iz difuzije sladkorja v raztopini.

    Drugi članek je nato sledil že maja 1905 (Annalen der Physik, 17(1905), 549-560). V njem je Einstein pokazal, da kinetična teorija plinov (po kateri so plini sestavljeni iz gradnikov, atomov in molekul) napove tudi Brownovo gibanje. To je kaotično gibanje delcev, recimo drobcenih delcev saj v vodi, ki ga opazimo pod mikroskopom. Kaotično gibanje je posledica tega, da so delci saj dovolj majhni, da jih trkanje ob molekule v vodi premika naokoli. Včasih je na eni strani več trkov z molekulami vode, drugič na drugi. Skozi čas se gibanje delca seveda izpovpreči, tako da le-ta v povprečju miruje.

    Le mesec in pol zatem je sledil že naslednji, najbolj revolucionaren članek, ki je vpeljal posebno teorijo relativnosti (Annalen der Physik, 17(1905), 891-921). Ključni predpostavki posebne teorije relativnosti sta, da je svetlobna hitrost v vakuumu konstantna in da so si vsi inercialni (to je nepospešeni) sistemi med seboj enaki. Resnici na ljubo je bilo ozračje za odkritje teorije relativnosti zrelo, saj je bilo kar nekaj sestavnih delov odkritih že prej. V tem članku je Einstein med drugim “na novo odkril” tako imenovane Lorentzove transformacije, ki jih je že l. 1895 vpeljal Lorentz in so sestavni del matematične strukture posebne teorije relativnosti. Najslavnejšo formulo, E=mc2, je Einstein izpeljal v kratkem dodatnem članku iz septembra 1905 (Annalen der Physik, 18(1905), 639-41).

    Ta impresivna serija člankov je Einsteina seveda torpedirala med prominentne fizike tistega časa. V nasprotju z začetki so sedaj ponudbe za službe le začele kapljati. Leta 1908 je postal privatni docent na univerzi v Bernu, nato l. 1909 izredni profesor v Zürichu in l. 1911 redni profesor teoretične fizike v Pragi, nakar se je naslednje leto vrnil v Zürich na podobno mesto. L. 1914 je postal direktor Fizikalnega inšituta Kaiserja Wilhelma v Berlinu. Ponovno je tudi sprejel nemško državljanstvo in ostal v Berlinu do l. 1933, ko se je zaradi političnih razlogov spet odrekel nemškemu državljanstvu in emigriral v ZDA.

    Einstein na sprehodu v Berlinu, l. 1922.

    Po odkritju posebne teorije relativnosti je Einstein nadaljeval delo s ciljem, da bi v opis zajel tudi gravitacijo. Že l. 1907 se je dokopal do ekvivalenčnega principa, po katerem je delovanje gravitacije oz. gravitacijskega pospeška povsem nerazločljivo od pospeška, ki bi ga povzočile kakšne druge, recimo mehanske zunanje sile. Po tem principu sta inercialna masa (to je masa, ki nastopa v enačbi F=ma) in gravitacijska masa enaki. L. 1911 je sledil naslednji veliki korak, ko je Einstein lahko napovedal, da bo gravitacijsko polje ukrivilo pot svetlobe – ta napoved je tudi pripeljala do prve potrditve splošne teorije relativnosti. Okoli l. 1912 je Einstein začel z novo fazo raziskav, ko je s pomočjo Marcela Grossmana prepisal svoje delo v jeziku tenzorskega računa.

    Ko se je aprila 1914 Einstein preselil v Berlin, mu je sledila tudi družina. Vendar pa je žena poleti 1914 skupaj s sinovoma odšla na dopustovanje v Švico in se po začetku I. svetovne vojne ni mogla vrniti v Berlin. Nekaj let za tem sta se Mileva in Albert ločila. V vojnih letih je Einstein uspel dokončati splošno teorijo relativnosti, ki jo je l. 1916 nato tudi objavil v Annalen der Physik. Že pred objavo je o svoji teoriji predaval v Göttingenu in zapisal: “V moje veliko veselje sem uspel prepičati tako Hilberta kot Kleina”. Pravzaprav je Hilbert teden dni pred Einsteinom poslal v objavo članek, v katerem je zapisal pravilne enačbe splošne teorije relativnosti (odtod tudi ime Einstein-Hilbertova akcija za akcijo, ki nastopa kot osnova splošne teorije relativnosti). V članku je Einstein podal tudi nekaj mogočih eksperimentalnih potrditev teorije, med drugim tudi ukrivljenje poti svetlobe, ki bi potovala blizu Sonca. Ukrivljenje, ki ga napove splošna teorija relativnosti, je dvakrat večje, kot bi ga dobili ob upoštevanju Newtonovih zakonov, kar je omogočilo razlikovanje med obema teorijama.

    Einstein z ženo Elso

    Potrditev je prišla novembra 1919, ko je Royal Society of London objavila rezultate znanstvene ekspedicije na otok Principe v Gvinejskem zalivu, ki je fotografirala sončni mrk 29. maja. S primerjavo navideznega položaja zvezd blizu sonca ob sončnem mrku z navideznim položajem istih zvezd, ko sonce ni bilo v vidnem polju (to je ponoči, čez pol leta), so lahko potrdili napovedi splošne teorije relativnosti. Kljub temu, da je le malo ljudi razumelo enačbe splošne teorije relativnosti, pa so bile osnovne predpostavke tako revolucionarne, da je Einstein v trenutku postal slaven. Londonski Times je na primer 7. novembra 1919 objavil članek z naslovom Revolution in science – New theory of the Universe – Newtonian ideas overthrown (Revolucija v znanosti – nova teorija vesolja – Newtonove ideje zavržene). Einstein je bil presenečen nad reakcijo javnosti in tudi nekoliko nesrečen, saj je pozornost javnosti predstavljala nenehno motnjo pri njegovem delu. V istem letu, to je 1919, je Einstein doživel še en velik življenski korak, saj se je v drugo poročil, tokrat z ovdovelo polsestrično Elso.

    V naslednjih treh letih je Einstein na veliko potoval, saj so ga kot slavno osebo vabili na vse konce in kraje sveta. Aktiven je bil tudi v zionističnem gibanju, v okviru katerega je med drugim opravil turnejo po ZDA, na kateri je zbiral denar za Žide v Palestini. Pot ga je vodila tudi na bližnji vzhod (pred stavbo prve židovske univerze v Haifi, Izrael, lahko tudi vidite palmo, ki jo je lastnoročno posadil Einstein), v Južno Ameriko in v Azijo. V Šanghaju ga je tako l. 1921 dočakala brzojavka, da je prejel Nobelovo nagrado za fiziko, za fotoelektrični zakon in za delo na področju teoretične fizike. Relativnosti, ki je bila še vedno nekoliko kontroverzna, niso eksplicitno omenili.

    Pogled na zadnjo stran Einsteinove poletne hiše v Caputhu l. 1995.

    Iz tega časa izvira tudi zabavna zgodba v zvezi z Einsteinovo vikend hiško. Za 50. rojstni dan, 14. marca 1929, je Einstein dobival čestitke iz vsega sveta, med drugim tudi od mesta Berlin. Kljub visokoletečim besedam, pa mesto Berlin ni imelo nobenega primernega darila. Premožni Einsteinovi prijatelji, recimo, so slavnemu fiziku poklonili jadrnico, mesto pa ničesar. Škandal! Na županov predlog naj bi tako mesto Berlin svojemu slavnemu meščanu poklonilo hišo ob jezeru. Vendar pa je projekt takoj zašel v težave, saj nikakor niso uspeli najti primerne hiše. Sčasoma je tako darilo postajalo vse manj in manj razkošno. Mesto je na koncu Einsteinu ponujalo le še parcelo, na kateri bi potem sam zgradil hišo. Vsa zgodba je zašla v časnike, ter se sprevrgla v pravi škandal. Žena Elsa je končno le uspela najti primerno parcelo v Caputhu, mestecu blizu Potsdama južno od Berlina. Vendar so sedaj darilo spremljali politični prepiri v mestnem svetu, tako da ga je Einstein na koncu odklonil ter kupil parcelo in na njej zgradil hiško na lastne stroške. Čeprav je gradnja povsem izžela njegove prihranke, odločitve zanjo menda ni nikoli obžaloval. Einstein je tako z družino v naslednjih letih od pomladi do pozne jeseni živel v hiši v Caputhu, medtem ko je preostali del leta živel v Berlinu.

    Slavi in z njo povezanim obveznostim navkljub, se je Einstein še vedno posvečal raziskavam – novi cilj je bil najti enoten opis elektromagnetizma in gravitacije. Vendar pa to delo ni prineslo nobenih rezultatov, čeprav se mu je posvečal vse do konca življenja. Pravzaprav so njegovi sodobniki že dokaj zgodaj precej pesimistično gledali na njegov program raziskav, saj je na novo nastajajoča kvatna teorija fundamentalno spremenila pogled na svet. Opisa gravitacije tako ni mogoče združiti s kvantno naravo elektromagnetizma, če gravitacije ne kvantiziramo tako ali drugače. Vendar pa Einstein kvantne mehanike, čeprav je sledil njenemu razvoju, vseeno ni mogel sprejeti kot tisto pot, ki bi vodila k poenotenju sil. V svojih raziskavah se je tako odcepil od glavnega toka teoretične fizike. Znani nemški kvantni fizik Max Born, med drugim tudi dober prijatelj Einsteina, je ob tem dejal: “Mnogi na to gledamo kot na tragedijo, tragedijo tako zanj, saj je v svojih raziskavah povsem osamljen, kot tudi za nas, saj pogrešamo svojega vodjo.”

    Pravzaprav je Einstein v letu svoje petdesetletnice, l. 1929, celo objavil prvo verzijo svoje enotne teorije polja. Objava je sprožila manjšo senzacijo, vendar pa je njena nedokončana narava kaj hitro postala očitna. Bolj kot to pa so Einsteina pretresali svetovni dogodki. Arabci so napadali židovske priseljence v Palestini, nacisti so postajali vedno močnejši v Nemčiji, Liga narodov pa se je pokazala kot povsem nemočna institucija, tako da je Einstein v protestu zapustil Komisijo za intelektualno sodelovanje. S polno močjo se je tudi posvečal pacifističnim idejam in gibanjem. Ko so nacisti l. 1933 prišli na oblast, se je Einstein odpovedal državljanstvu in nemudoma zapustil državo. V povračilo so nacisti premetali njegovo priljubljeno poletno hišo v Caputhu in mu zasegli jadrnico. Einstein je bil tako zelo prepričan, da se nacistična Nemčija pripravlja na vojno, da je na grozo svojih ostalih pacifističnih prijateljev kršil ideal pacifizma in nagovarjal svobodno Evropo, naj se oboroži in pripravi na obrambo. Čeprav so bila njegova svarila brez učinka, pa so se ljudje vseeno bali za Einsteinovo življenje. Z zasebno jahto je zato prešel iz Belgije v Anglijo. Ker je sprejel mesto kot ustanovni član novega Institute for Advanced Study na Princetonu, New Jersey, ZDA, je nadaljeval svojo pot v ZDA. Do takrat, ko je prispel na Princeton, oktobra 1933, se je že vidno postaral. Prijatelj je zapisal: “Bilo je, kot da bi nekaj umrlo v njem. Sedel je, se igral s svojimi belimi lasmi in zasanjano govoril o vsem mogočem. Nič več se ni smejal.”

    Einstein l. 1947

    V Princetonu je Einstein zaživel življenje, ki je ostalo skoraj povsem nespremenjeno naslednjih 20 let, do njegove smrti. Z ženo Elso je živel v preprosti dvonadstropni hiši in se skoraj vsako jutro sprehodil do Instituta, kjer je delal na poenoteni teoriji polja ali pa se pogovarjal s kolegi. Za razvedrilo je igral violino ali pa jadral po bližnjem jezeru. Le redko je potoval, tudi le do New Yorka. L. 1939 je Niels Bohr, slavni danski kvantni fizik, obvestil Einsteina, da je Lise Meitner v Copenhagnu uspela razcepiti uran, pri čemer se je sprostila energija. Poskus Meitnerjeve je bil pravzaprav ponovitev podobnega, a nekoliko manj natančnega poskusa, ki sta ga nekaj mesecev pred tem v Berlinu opravila Otto Hahn in Fritz Strassmann. Bohr je špekuliral, da bi lahko razcep urana uporabili za izdelavo izredno učinkovite bombe. Čeprav je bil Einstein skeptičen, so ga kolegi prepričali, da je napisal pismo predsedniku Franklinu D. Rooseveltu, ki je pomenilo začetek manhattanskega projekta. Čeprav Einstein ni sodeloval pri delu v Los Alamosu in ni izvedel za obstoj atomske bombe, vse dokler je niso odvrgli na Hiroshimo l. 1945, pa je bilo njegovo ime v javnosti tesno povezano z razvojem atomske dobe. Pravzaprav med vojno ni sedel povsem križem rok, saj je l. 1944 prepisal svoj članek iz l. 1905 o posebni teoriji relativnosti in ga dal na dražbo, izkupiček pa je šel za vojne izdatke.

    Einstein na zaprisegi za pridobitev ameriškega državljanstva l. 1940.

    L. 1949 je začel Einstein bolehati. Čeprav se mu je zdravje izboljšalo, pa je l. 1950 vseeno sestavil oporoko. Znanstvene sestavke je zapustil Hebrew University v Jeruzalemu, univerzi, za katero je zbiral denar na svojem prvem obisku v ZDA, bil tudi njen guverner v letih od 1925 do 1928, a zavrnil profesorsko mesto na njej l. 1933, saj je bil zelo kritičen do njene administracije. Še zadnji veliki dogodek v njegovem življenju se je zgodil po smrti prvega predsednika Izraela l. 1952, ko se je izraleska vlada odločila ponuditi mesto predsednika Einsteinu. Ponudbo je odklonil.

    Albert Einstein in izraelski premier David Ben Gurion l. 1951.

    Teden dni pred smrtjo je Einstein podpisal zadnje pismo. Bilo je pismo Bertrandu Russelu, v katerem se je strinjal, da njegovo ime uporabijo v manifestu, ki je nagovarjal vse narode, naj se odpovedo jedrskemu orožju. Povsem ustrezno je, da je bilo tudi njegovo zadnje dejanje namenjeno zagovarjanju mednarodnega miru, kot je to veljalo za vse njegovo življenje.

    Umrl je v spanju v bolnišnici v Princetonu 18. aprila 1955. Edina oseba, prisotna ob njegovi smrti, je bila bolniška sestra. Po njenem pričevanju je Einstein tik pred smrtjo zamrmral nekaj besed v nemščini, ki pa jih sama ni razumela. Einsteinove posmrtne ostanke so v skladu z njegovimi željami kremirali v Trentonu, New Jersey, brez ceremonije še isti dan. Pepel so raztresli na neimenovani lokaciji.

    Einsteinove možgane, ravno tako v skladu z njegovo željo, je ohranil patolog Thomas Stoltz Harvey, ki je opravil avtopsijo na Einsteinu. Harvey na možganih ni našel ničesar nenavadnega, vendar pa je skupina znanstvenikov z univerze McMaster s ponovno analizo l. 1999 odkrila, da je imel Einstein okoli 15% večji od povprečja tisti predel možganov, ki naj bi bil odgovoren za matematično mišljenje in vizualno dojemanje.

    Za konec še naslednja zanimivost. Ime “Albert Einstein” je registrirana blagovna znamka The Roger Richman Agency, Inc. Le-ta nadzoruje komercialno uporabo imena za Hebrew Unviersity v Jeruzalemu, ki tudi dobi denar od licenčnih pogodb. Reklame in tržni izdelki, ki nosijo ime Alberta Einsteina, oziroma njegovo podobo, morajo tako imeti licenčno pogodbo z agencijo. Agencija lahko tudi prepove uporabo imena ali podobe Alberta Einsteina, če bi ta ne ustrezala določenim smernicam. Med drugim lahko na internetni strani agencije najdemo tudi zahtevo, da mora na komercialnih izdelkih imeti ime ‘Albert Einstein™’ vedno dodan ™ simbol.

    Nekaj biografij Alberta Einsteina na internetu:
    zapis v enciklopediji Britannica
    zapis na Wolframovi enciklopediji
    uradna biografija na nobelprize.org
    in se ena biografija
    zapis o Milevi Maric na wikipediji
    biografija na AIP
    virtualna razstava na American museum of natural history
    spisek povezav na strani o Albertu Einsteinu

    Deli