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.
با شروع سال ۱۹۰۵، آلبرت انیشتین که به زودی ۲۶ ساله میشد، یک دانشجو شکست خورده بود. بیشتر فیزیکدانان آن زمان این ایده را که یک کارمند جزئی دولت بتواند تأثیر زیادی درعلم داشته باشد مسخره میکردند. با این حال در سالهای آینده، انیشتین نه یک، نه دو، نه سه، بلکه چهارمقاله فوق العاده، هر یک در یک موضوع متفاوت منتشر کرد، که مقدر شده بودند درک ما را از جهان به طور کلی تغییر دهند.
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.
داستان شکست خوردن انشتین در ریاضی همین است. او محاسبات را خودش تا قبل از ۱۵ سالگی یاد گرفت. و هم در مدرسه راهنمایی مونیخ عملکرد خوبی داشته و هم در دانشگاه صنعتی سوئیس، جایی که برای دیپلم تدریس ریاضی و فیزیک تحصیل کرد. ولی کلاسها را رها کرد تا بیشتر زمانش را در آزمایشگاه باشد. و غفلت از احترام گزاشتن به اساتیدش، باعث شد او از مسیر شغلی مورد نظرش خارج شود. با اینکه حتی برای موقعیت دستیار آزمایشگاه رد شد، برای کاری در دفتر ثبت اختراع سوئیس پذیرفته شد، که به کمک پدر یک دوست به دست آمده بود.
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.
شش روزهفته به عنوان کارمند کار میکرد، با این حال زمانی را برای فیزیک کنار میگذاشت. در مورد آخرین نوشته هایش با چند دوست نزدیک بحث میکرد، و چند مقاله جزئی را منتشر میکرد. این یک شگفتی بزرگ بود زمانی که در مارس ۱۹۰۵ مقالهای با فرضیهی شوکه کننده ارائه کرد. برخلاف چندین دهه شواهد مبنی بر موجی بودن نور، انیشتین پیشنهاد کرد که ، در واقع، میتواند ذرهای باشد، نشان داد این پدیده شگفتانگیز، مثل اثر فتوالکتریک، با فرضیه وی میتواند توجیح شود. این ایده برای سالهای طولانی مسخره میشد، ولی انیشتین به سادگی بیست سال از زمان خودش جلوتر بود. دوگانگی موج و ذره مقدر شده بود که سنگ بنای انقلاب کوانتوم باشد.
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.
دو ماه بعد در می، انیشتین مقاله دومش را متشر کرد، این بار به سوالی که قرنها وجود داشت یعنی حقیقی بودن وجود اتمها پرداخت. با اینکه فرضیههایی مبنی بر ایده اتمهای نامرئی وجود داشت، برخی از دانشمندان برجسته هنوز آنها را یک پندار مفید میدانستند، تا اشیاء فیزیکی حقیقی. ولی انشتین ازاستدلالی مبتکرانه استفاده کرد، نشان داد که رفتار ذرههای کوچک که به صورت تصادفی در حال حرکت اطراف یک مایع هستند که معروف به حرکت برنولی است، بواسطه برخورد میلیونها اتم نامرئی میتوان به طور دقیق پیش بینی کرد. خیلی زود آزمایشات مدل انیشتین را تائید کردند، و افراد مشکوک به وجود اتمها شکست خود را پذیرفتند.
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.
مقاله سوم در ماه ژوئن منتشر شد. برای مدت زیادی، انیشتین با ناسازگاری دو اصل اساسی فیزیک، دچار مشکل شده بود. اصل نسبیت که به خوبی تثبیت، به گالیله برمیگردد، که اظهار داشت حرکت مطلق را نمی توان تعریف کرد. با این حال تئوری الکترومقناطیس که بازهم به خوبی تثبیت شده است، تاکید میکرد حرکت مطلق وجود دارد. این مغایرت و ناتوانی او در حل آن، باعث شدند او در آنچه که به عنوان یک فشار روانی توصیف میکرد، قرار بگیرد. ولی یک روز در ماه می، بعد از اینکه مسئله را با دوستش میشل بسو در میان گذاشت، ابرها کنار رفتند. انشتین متوجه شد که تناقض را میتوان حل کرد، اگر سرعت نور که بدون توجه به دستگاه مختصات مرجع، همیشه ثابت باشد، در حالی که زمان و مکان هردو برای مشاهدهگر نسبی هستند. فقط چند هفته برای انیشتین زمان برد تا به جزئیات بپردازد وفرمول چیزی که امروزه به عنوان نسبیت خاص شناخته می شود را بنویسد. این تئوری نه تنها درک قبلی ما از واقعیت را عوض کرد بلکه راه پیشرفت فناوری را هموار کرد، که از شتاب دهنده ذرات، تا موقعیت یابی جهانی متغیر است.
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.
ممکن است کسی فکر کند که این کافی بود، ولی در سپتامبر، مقاله چهارم به عنوان دنباله مقاله نسبیت خاص منتشر شد. انیشتین مقداری بیشتر درباره تئوری اش فکر کرد، و متوجه شد ضمنا انرژی و ماده، که یکی ظاهرا جامد و دیگری که انتظار می رفت غیر مادی باشد، در واقع معادل بودند. و رابطه بین آنها را میتوان با آنچه که معروف ترین و مهمترین معادله تاریخ شد بیان کرد: انرژی= مقدار ماده در سرعت نور به توان دو.
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.
انیشتین برای حدودا پانزده سال دیگر در جهان معروف نشد. این بعد از زمانی بود که تئوری کلی نسبیت او در ۱۹۱۹ منتشر شد. با اندازه گیری خمیدگی نور ستاره در طول خورشید گرفتگی، مطبوعات او را به یک شخصیت مشهور تبدیل کردند. ولی اگر او به دفتر ثبت اختراع بازمیگشت و ناپدید میشد، و هیچ چیز دیگری بعد از ۱۹۰۵ منتشر نمیکرد، آن چهار مقاله سال شگفت انگیز او معیار طلایی برای نبوغ غافلگیرانه و شگفت انگیز باقی میماندند.