Anfang 1905 stand dem fast 26-jährigen Einstein eine Zukunft als gescheiterter Akademiker bevor. Viele damalige Physiker hätten die Vorstellung belächelt, dass ein unbedeutender Beamter einen so großen Einfluss auf die Wissenschaftswelt haben könnte. Dennoch veröffentlichte Einstein im folgenden Jahr nicht einen, nicht zwei, nicht drei, sondern vier bahnbrechende Abhandlungen zu verschiedenen Themen, die die Sicht der Menschen auf das Universum stark verändern sollten.
As 1905 dawned, the soon-to-be 26-year-old Albert Einstein faced life as a failed academic. Most physicists of the time would have scoffed at the idea that this minor civil servant could have much to contribute to science. Yet within the following year, Einstein would publish not one, not two, not three, but four extraordinary papers, each on a different topic, that were destined to radically transform our understanding of the universe.
Der Mythos, dass Einstein in Mathe schlecht war, bleibt nur ein Mythos. Mit 15 hatte er Mathe allein gemeistert und gute Noten sowohl am Gymnasium in München als auch am Schweizer Polytechnikum [ETH], wo er Mathematik und Physik auf Lehramt studierte. Aber er schwänzte Seminare, um mehr Zeit im Labor zu haben und zollte seinen Professoren wenig Achtung, was seinen eingeschlagenen Karriereweg enden ließ. Er erhielt nicht einmal eine Stelle als Laborasisstent und musste daher im Schweizer Patentamt arbeiten, eine Stelle, die ihm ein Freund seines Vaters vermittelt hatte.
The myth that Einstein had failed math is just that. He had mastered calculus on his own by the age of 15 and done well at both his Munich secondary school and at the Swiss Polytechnic, where he studied for a math and physics teaching diploma. But skipping classes to spend more time in the lab and neglecting to show proper deference to his professors had derailed his intended career path. Passed over even for a lab assistant position, he had to settle for a job at the Swiss patent office, obtained with the help of a friend's father.
6 Tage die Woche arbeitete er als Prüfer im Patentamt, aber fand trotzdem noch Zeit für Physik, diskutierte aktuelle Themen mit ein paar engen Freunden und veröffentlichte einige kurze Aufsätze. Es war eine große Überraschung, als er im März 1905 eine schockierende Hypothese veröffentlichte. Jahrzehntelang war bewiesen worden, dass Licht eine Welle ist, aber Einstein behauptete, dass es auch ein Teilchen sein könnte. Er bewies, dass ungeklärte Phänomene wie der photoelektrische Effekt mit seiner Theorie erklärt werden könnten. Diese Vorstellung wurde über Jahre verspottet, aber Einstein war seiner Zeit einfach nur 20 Jahre voraus. Der Welle-Teilchen-Dualismus wurde später zum Fundament der Quantenrevolution.
Working six days a week as a patent clerk, Einstein still managed to make some time for physics, discussing the latest work with a few close friends, and publishing a couple of minor papers. It came as a major surprise when in March 1905 he submitted a paper with a shocking hypothesis. Despite decades of evidence that light was a wave, Einstein proposed that it could, in fact, be a particle, showing that mysterious phenomena, such as the photoelectric effect, could be explained by his hypothesis. The idea was derided for years to come, but Einstein was simply twenty years ahead of his time. Wave-particle duality was slated to become a cornerstone of the quantum revolution.
Im Mai, 2 Monate später, veröffentlichte Einstein eine weitere Abhandlung, in der er die jahrhundertealte Frage, ob Atome existierten, beantwortete. Manche Theorien gingen von unsichtbaren Atomen aus, aber einige hochrangige Wissenschaftler hielten sie nur für eine nette Idee anstatt für echte physikalische Objekte. Einstein hingegen nutzte ein geniales Argument und zeigte, dass das Verhalten von kleinen Teilchen, die sich zufällig in einer Flüssigkeit bewegen (Braun'sche Bewegung), dennoch genau vorausgesagt werden konnte, wenn es Millionen unsichtbarer Atome gibt, die miteinander kollidieren. Einsteins Theorie wurde bald in Experimenten bestätigt und Atomskeptiker warfen nun endgültig das Handtuch.
Two months later in May, Einstein submitted a second paper, this time tackling the centuries old question of whether atoms actually exist. Though certain theories were built on the idea of invisible atoms, some prominent scientists still believed them to be a useful fiction, rather than actual physical objects. But Einstein used an ingenious argument, showing that the behavior of small particles randomly moving around in a liquid, known as Brownian motion, could be precisely predicted by the collisions of millions of invisible atoms. Experiments soon confirmed Einstein's model, and atomic skeptics threw in the towel.
Seine dritte Veröffentlichung folgte im Juni. Lange Zeit hatte Einstein ein Problem mit einer Widersprüchlichkeit zwischen zwei fundamentalen Prinzipien der Physik. Das anerkannte Relativitätsprinzip, das auf Galileo zurückgeht, besagte, dass absolute Bewegung nicht definiert werden könne. Die ebenso anerkannte Theorie des Elektromagnetismus aber setzte voraus, dass absolute Bewegung sehr wohl existiert. Dieser Zwiespalt und seine Unfähigkeit, dieses Problem zu lösen, verursachten bei Einstein psychische Probleme. Doch eines Tages im Mai, nachdem er das Rätsel mit seinem Freund Michele Besso besprochen hatte, lichtete sich der Nebel. Einstein erkannte, dass das Problem lösbar ist, vorausgesetzt, die Lichtgeschwindigkeit bleibt konstant, unabhängig vom Bezugssystem, während sowohl Zeit als auch Raum relativ zum Betrachter bleiben. Nach wenigen Wochen waren die Details ausgearbeitet und er formulierte die berühmte Spezielle Relativitätstheorie. Diese Theorie erschütterte nicht nur die bisherige Sicht auf die Realität, sondern ebnete auch den Weg für diverse Technologien, vom Teilchenbeschleuniger bis hin zum GPS-System.
The third paper came in June. For a long time, Einstein had been troubled by an inconsistency between two fundamental principles of physics. The well established principle of relativity, going all the way back to Galileo, stated that absolute motion could not be defined. Yet electromagnetic theory, also well established, asserted that absolute motion did exist. The discrepancy, and his inability to resolve it, left Einstein in what he described as a state of psychic tension. But one day in May, after he had mulled over the puzzle with his friend Michele Besso, the clouds parted. Einstein realized that the contradiction could be resolved if it was the speed of light that remained constant, regardless of reference frame, while both time and space were relative to the observer. It took Einstein only a few weeks to work out the details and formulate what came to be known as special relativity. The theory not only shattered our previous understanding of reality but would also pave the way for technologies, ranging from particle accelerators, to the global positioning system.
Man mag glauben, dass das ausreichen würde, allerdings folgte im September eine 4. Abhandlung als Nachtrag zur Speziellen Relativitätstheorie. Einstein hatte über seine Theorie nachgedacht und entdeckt, dass sie auch besagte, dass Masse und Energie, die eine solide und die andere unzerstörbar, identisch sein müssten. Die Formulierung dieses Verhältnisses sollte die berühmteste und wichtigste Gleichung der Geschichte werden: E = mc² .
One might think that this was enough, but in September, a fourth paper arrived as a "by the way" follow-up to the special relativity paper. Einstein had thought a little bit more about his theory, and realized it also implied that mass and energy, one apparently solid and the other supposedly ethereal, were actually equivalent. And their relationship could be expressed in what was to become the most famous and consequential equation in history: E=mc^2.
Einstein sollte jedoch erst 15 Jahre später auf der ganzen Welt bekannt werden. Erst 1919, nach der Bestätigung seiner späteren Allgemeinen Relativitätstheorie, bei der die Biegung des Sternenlichts bei einer Sonnenfinsternis gemessen wurde, machte ihn die Presse zu einer Berühmtheit. Aber selbst wenn er zurück ins Patentamt gegangen wäre, und nach 1905 nichts anderes mehr veröffentlicht hätte, würden diese 4 Veröffentlichungen aus seinem Wunderjahr ausreichen, um weiterhin als Maßstab für überraschend auftauchende Genies zu gelten.
Einstein would not become a world famous icon for nearly another fifteen years. It was only after his later general theory of relativity was confirmed in 1919 by measuring the bending of starlight during a solar eclipse that the press would turn him into a celebrity. But even if he had disappeared back into the patent office and accomplished nothing else after 1905, those four papers of his miracle year would have remained the gold standard of startling unexpected genius.