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.
В начале 1905 года Альберт Эйнштейн, которому было почти 26, был неудавшимся учёным. Большинство физиков того времени посмеялись бы над идеей, что этот мелкий чиновник мог внести большой вклад в науку. Однако за следующий год Эйнштейн опубликует не одну, не две, не три, а четыре выдающихся работы на разные темы, которым было предназначено радикально изменить представление о мире.
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.
Миф о том, что Эйнштейн провалил математику, — просто миф. Он сам освоил математический анализ к 15 годам и хорошо справлялся как в Мюнхенской средней школе, так и в Швейцарском политехническом колледже, где он готовился быть учителем математики и физики. Но пропуская занятия, чтобы провести больше времени в лаборатории, и не проявляя должного уважения к профессорам, он разрушил свою будущую карьеру. Не получив даже должности лаборанта, он был вынужден устроиться на работу в Швейцарское бюро патентов,
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.
куда его устроили при помощи отца одного из друзей. Работая 6 дней в неделю патентным клерком, Эйнштейн всё же мог уделять немного времени физике, обсуждать новые работы с близкими друзьями и опубликовать пару небольших статей. Большим сюрпризом стало то, что в марте 1905 года он опубликовал работу с шокирующей гипотезой. Хотя десятки лет считалось, что свет — это волна, Эйнштейн предположил, что свет может быть частицей, показывая, что загадочные явления вроде фотоэмиссии можно объяснить этой гипотезой. Идею высмеивали долгие годы, но Эйнштейн просто опередил время на 20 лет.
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.
Корпускулярно-волновой дуализм стал основой квантовой революции. Два месяца спустя, в мае, Эйнштейн представил вторую работу, на этот раз связанную с многовековым вопросом существования атома. Хотя были выдвинуты теории существования невидимых атомов, некоторые выдающиеся учёные считали их вымыслом, а не реально существующими объектами. Эйнштейн использовал оригинальный довод, показав, что поведение маленьких частиц, беспорядочно движущихся в жидкости, известное как броуновское движение, может быть вызвано столкновением миллионов невидимых атомов. Эксперименты вскоре подтвердили модель Эйнштейна,
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.
и скептики сдались. Третья работа вышла в июне. Долгое время Эйнштейна беспокоила противоречивость двух фундаментальных принципов физики. Устоявшийся принцип относительности, идущий от Галилео, утверждает, что абсолютное движение нельзя определить. В то же время электромагнитная теория, тоже устоявшаяся, утверждает, что абсолютное движение всё же существует. Противоречие и невозможность его разрешить держали Эйнштейна, по его словам, в состоянии эмоционального напряжения. Но однажды в мае, когда он обсудил эту загадку с другом Мишелем Бессо, туман рассеялся. Эйнштейн понял, что противоречие можно разрешить, если скорость света остаётся неизменной независимо от системы отсчёта, в то время как время и пространство относительны для наблюдающего. Эйнштейну потребовалось всего несколько недель, чтобы разобраться с деталями и сформулировать теорию, известную как специальная теория относительности. Теория не только пошатнула раннее представление об относительности, но и проложила путь технологиям — от ускорителей заряженных частиц
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.
до глобальной навигационной системы. Кто-то подумает, что этого достаточно, но в сентябре вышла четвертая работа — дополнение к специальной теории относительности. Эйнштейн подумал ещё немного на теорией, и понял, что из неё следует, что масса и энергия, одна материальная, а другая предположительно нематериальная, на самом деле равноценны. И их отношения могут быть выражены самым знаменитым и значимым уравнением в истории:
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.
E=mc^2. Эйнштейн стал мировой знаменитостью только спустя 15 лет, когда в 1919 году подтвердили общую теорию относительности, измерив отклонение звёздного света во время солнечного затмения. Пресса превратила его в знаменитость. Но даже если бы он снова вернулся в бюро патентов и ничего не написал после 1905 года, эти четыре работы того удивительного года