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.
Com a chegada de 1905, Albert Einstein, com quase 26 anos, encarava a vida como um académico falhado. A maioria dos físicos da altura escarneceriam da possibilidade de este mero funcionário público ter com o que contribuir para a ciência. Mas no ano que se seguiu Einstein não publicaria um, nem dois, nem três, mas quatro artigos extraordinários, todos sobre diferentes tópicos, destinados a alterar radicalmente a nossa compreensão do universo.
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.
O mito de que Einstein reprovou em matemática é mesmo isso. Por volta dos 15 anos já dominara os cálculos sozinho e tinha-se saído bem nas duas escolas secundárias de Munique e no Politécnico suíço, onde estudou para obter um diploma para ensinar matemática e física. Mas como faltava às aulas para passar mais tempo no laboratório e não mostrava a consideração devida aos seus professores, a carreira que pretendia descarrilou. Ignorado mesmo como um assistente de laboratório, teve de se contentar com um trabalho no gabinete de patentes suíço, conseguido com a ajuda do pai de um amigo.
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.
Era funcionário de patentes seis dias por semana, mas Einstein conseguia arranjar tempo para a física, discutindo trabalhos recentes com alguns amigos chegados e publicando alguns artigos menores. Foi uma grande surpresa quando, em março de 1905, ele apresentou um artigo com uma hipótese chocante. Apesar de décadas de evidências de que a luz era uma onda, Einstein propôs que poderia ser na realidade, uma partícula, mostrando que fenómenos misteriosos, como o efeito fotoelétrico, poderiam ser explicados pela sua hipótese. A ideia foi ridicularizada nos anos que se seguiram, mas Einstein estava apenas 20 anos à frente do seu tempo. A dualidade onda-partícula estava destinada a ser um pilar da revolução quântica.
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.
Dois meses depois, em maio, Einstein apresentou um segundo artigo, abordando desta vez a dúvida centenária da existência dos átomos. Embora certas teorias tivessem sido construídas com base na ideia de átomos invisíveis, certos cientistas de destaque acreditavam tratar-se de uma ficção pertinente, e não de objetos físicos reais. Mas Einstein usou um argumento genial, mostrando que o comportamento de partículas pequenas que se moviam aleatoriamente num líquido, — conhecido como movimento Browniano — podiam ser previstas com precisão através da colisão de milhões de átomos invisíveis. As experiências prontamente confirmaram o modelo de Einstein e os céticos atómicos renderam-se.
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.
O terceiro artigo apareceu em junho. Durante muito tempo, Einstein andara preocupado com uma inconsistência entre dois princípios fundamentais da física. O bem definido princípio da relatividade, vindo desde o tempo de Galileu, referia que os movimentos absolutos não podiam ser definidos. Mas a teoria eletromagnética, também bem definida, afirmava que o movimento absoluto era real. Esta discrepância, e a sua incapacidade de a resolver, deixou Einstein naquilo que ele descreveu como um estado de tensão psíquica. Mas um dia em maio, depois de remoer o "puzzle" com o seu amigo Michele Besso, as nuvens afastaram-se. Einstein percebeu que a contradição podia ser resolvida se a velocidade da luz permanecesse constante independentemente do quadro de referência, enquanto o tempo e o espaço eram ambos relativos ao observador. Einstein precisou de apenas algumas semanas para limar os detalhes e formular aquilo que viria a ser conhecida como relatividade especial. A teoria não só estilhaçou a nossa compreensão anterior da realidade mas também abriria caminho a tecnologias desde aceleradores de partículas ao sistema de posicionamento global.
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.
Podíamos pensar que isto seria o suficiente, mas em setembro, chegou um quarto artigo, um "já agora", em seguimento ao da relatividade especial. Einstein pensara um pouco mais sobre a sua teoria, e apercebeu-se de que também implicava que a massa e a energia, uma aparentemente sólida e a outra supostamente etérea, eram, na realidade, equivalentes. E a sua relação podia ser expressa naquela que se tornaria na mais famosa e consequente equação na História: E=mc^2
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.
Einstein demoraria ainda quase 15 anos a tornar-se num ícone mundialmente famoso. Foi só depois de a sua teoria geral da relatividade ter sido confirmada em 1919, ao medir a curvatura da luz estelar durante um eclipse solar que a imprensa o tornaria numa celebridade. Mesmo que ele tivesse regressado ao gabinete de patentes e não tivesse feito mais nada depois de 1905, aqueles quatro artigos do seu ano miraculoso