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.
Vào năm 1905, chàng thanh niên sắp bước qua tuổi 26 Albert Einstein đối mặt với sự nghiệp hàn lâm bị coi là thất bại. Đa số nhà vật lý thời đó nhạo báng rằng, tên đày tớ nhỏ bé này chẳng thể cống hiến nhiều cho khoa học. Song, trong năm đó, Einstein công bố không chỉ một, hai, hay ba, mà đến bốn bản báo cáo phi thường, mỗi bản một chủ đề khác nhau, giúp định hình lại
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.
cách mà ta hiểu về vũ trụ. Lời đồn đoán về một Einstein học dốt Toán chỉ là lời đồn. Ông đã tự học, thuần thục môn tích phân ở tuổi 15 và hoàn thành tốt việc học ở trường trung học Munich và tại đại học kỹ thuật Thụy Sỹ, nơi ông học về phương pháp dạy Toán và Vật Lý. Nhưng việc cúp học để dành nhiều thời gian ở phòng thí nghiệm và bỏ qua sự tôn trọng tối thiểu với các giáo sư đã làm hỏng sự nghiệp dự định của ông. Không có việc, ngay cả cho vị trí phụ tá phòng lab, ông phải vào làm cho sở sáng chế Thụy Sỹ,
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.
nhờ sự giúp đỡ từ một người bạn của cha. Là nhân viên, làm việc sáu ngày một tuần, Einstein vẫn dành được chút thời gian cho Vật Lý, trao đổi những ý tưởng mới nhất với vài người bạn thân, và công bố một số báo cáo nhỏ. Bất ngờ lớn đến vào tháng 3 năm 1905, ông nộp bản báo cáo với một giả thuyết gây chấn động. Mặc cho việc ánh sáng là sóng đã được chứng minh từ nhiều thập kỷ, Einstein giả định ánh sáng, trên thực tế, là hạt, chỉ ra những hiện tượng bí ấn, ví dụ như hiệu ứng quang điện, có thể được giải thích bởi giả thuyết của ông. Ý tưởng bị chế giễu trong nhiều năm, nhưng Einstein đơn giản là đã đi trước 20 năm. Lưỡng tính sóng-hạt trở thành nền tảng cho cuộc cách mạng lượng tử.
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.
Hai tháng sau, vào tháng 5, Einstein nộp bản báo cáo thứ hai, lần này, đánh vào câu hỏi hàng thế kỷ: liệu nguyên tử có thực sự tồn tại? Mặc dù một số lý thuyết đã được xây dựng trên ý tưởng nguyên tử vô hình, một số nhà khoa học vẫn tin đó là một viễn tưởng hợp lý, hơn là vật thể vật lý thực sự. Nhưng Einstein đã dùng lập luận khéo léo, chỉ ra rằng hành vi của các hạt nhỏ ngẫu nhiên chuyển động trong chất lỏng, biết đến với tên gọi: chuyển động Brown, có thể được dự đoán chính xác bằng sự va chạm của hàng triệu nguyên tử vô hình. Thí nghiệm sau đó đã xác nhận mô hình của Einstein, và mối nghi ngờ về nguyên tử đã được loại bỏ.
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.
Bản báo cáo thứ ba đến vào tháng 6. Trong thời gian dài, Einstein đã bị trăn trở bởi sự thiếu nhất quán giữa hai nguyên lý cơ bản trong Vật Lý. Nguyên lý về tính tương đối, được trình bày rõ ràng, từ thời Galileo, nói rằng không thể xác định được chuyển động tuyệt đối. Nhưng trong thuyết điện từ, cũng được trình bày súc tích, khẳng định có tồn tại chuyển động tuyệt đối. Sự khác biệt, và bất lực trong việc tìm ra lời giải, khiến ông, như ông mô tả, rơi vào trạng thái căng thẳng thần kinh. Nhưng một ngày tháng 5, sau khi nghiền ngẫm câu đố với người bạn Michele Besso lời giải đã đến. Einstein nhận thấy mâu thuẫn sẽ được giải quyết nếu tốc độ ánh sáng là không đổi, trong bất kể hệ quy chiếu nào, trong khi cả thời gian và không gian đều chỉ tương đối với người quan sát. Einstein mất vài tuần để giải chi tiết và công thức hóa cái được gọi là tính tương đối đặc biệt. Lý thuyết này không chỉ làm suy yếu hiểu biết cũ của ta về thực tế mà còn mở đường cho công nghệ, từ máy gia tốc hạt, đến hệ thống định vị toàn cầu.
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.
Mọi người có thể nghĩ vậy là đủ, nhưng vào tháng 9, bản báo cáo thứ tư đến, là tiếp nối của bản về sự tương đối đặc biệt. Einstein suy nghĩ sâu hơn về lý thuyết của mình, và nhận ra nó có nghĩa là, khối lượng và năng lượng, một là chất rắn rõ ràng, một là tinh không, thực sự tương đương nhau. Và mối liên hệ giữa chúng được diễn giải bằng một trong những công thức nổi tiếng và được chấp nhận nhất lịch sử: 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 sẽ thể không trở thành biểu tượng thế giới trong gần 15 năm tiếp theo, chỉ cho đến khi thuyết tương đối rộng của ông được xác nhận năm 1919 bằng việc đo đạc ánh sáng bị bẻ cong khi nhật thực, sự kiện khiến ông trở nên nổi danh. Nhưng dù trở lại sở sáng chế và không có thành tựu gì sau năm 1905, 4 bản báo cáo trong năm thần kỳ đó của ông vẫn mãi là tiêu chuẩn vàng cho sự xuất hiện bất ngờ của một thiên tài.