アルバート・アインシュタインの奇跡の年：4つの論文が物理学を永遠に変えた方法

要約

この記事では、宇宙の理解を変革した物理学の4つの画期的な論文を26歳で発表したアルバート・アインシュタインの人生を探求します。学術的なキャリアでの挫折に直面しながらも、アインシュタインの天才は、光の粒子としての概念、原子の存在、そして特殊相対性理論などの根本的なアイデアを提案することで輝きました。これらの論文は現代物理学の基礎となり、アインシュタインを史上最も偉大な思想家の一人として確固たる地位に据えました。

失敗した学者

アインシュタインが26歳の誕生日を迎える頃、彼は失敗した学者としての人生に直面していました。彼は15歳で独学で微積分を習得し、ミュンヘンの中等学校とスイスのポリテクニックで数学と物理の教員資格を取得するなど、優秀な成績を収めていましたが、教授たちに適切な敬意を示さず、より多くの時間を研究室で過ごすために授業を欠席することが多かったため、彼のキャリアは破綻しました。彼はさえない研究助手のポジションですら手に入れることができず、友人の父親の助けを借りてスイスの特許庁での仕事に就くことになりました。特許庁で週に6日働きながら、アインシュタインは依然として物理学に時間を割き、数少ない親友と最新の研究について話し合い、いくつかの小さな論文を発表しました。

第一の論文：光の粒子性

1905年3月、アインシュタインは衝撃的な仮説を提出しました。光が波であるという数十年にわたる証拠にもかかわらず、アインシュタインは、光が実際には粒子である可能性があると提唱し、光電効果などの不可解な現象が彼の仮説で説明できることを示しました。このアイデアは長年にわたって批判されましたが、アインシュタインは実際には20年も先を行っていました。波粒子二重性は量子革命の基礎となることになりました。

第二の論文：原子の存在

2か月後の1905年5月、アインシュタインは、数世紀にわたる原子が実際に存在するかどうかという問題に取り組んだ2番目の論文を提出しました。不可視の原子を基にした理論があったにもかかわらず、一部の著名な科学者は、それらが実際の物理的対象ではなく、有用なフィクションであると信じていました。しかし、アインシュタインは、液体中をランダムに移動する小さな粒子の振る舞いであるブラウン運動を正確に予測することができることを示す巧妙な論拠を使い、何百万もの不可視の原子の衝突によって予測されることを示しました。実験はすぐにアインシュタインのモデルを確認し、原子の懐疑論者たちは降参しました。

第三の論文：特殊相対性理論

3番目の論文は6月に提出されました。長い間、アインシュタインは物理学の2つの基本原理の間の不一致に悩まされていました。ガリレオから遡るよく知られた相対性の原理は、絶対運動を定義することができないと述べています。しかし、同様によく知られた電磁気学理論は、絶対運動が存在すると主張しています。この矛盾と、それを解決することができなかったことが、アインシュタインを彼が「心理的緊張状態」と呼ぶ状態に陥れました。しかし、彼は友人のミシェル・ベッソと一緒にパズルを考え抜いたある日、答えが見つかりました。アインシュタインは、