Albert Einstein (14. března 1879 Ulm, Německo – 18. dubna 1955 Princeton, USA) byl teoretický fyzik, jeden z nejvýznamnějších vědců všech dob. Často je označován za největšího vědce 20. století, případně spolu s Newtonem za nejvýznamnějšího...
Životopis
Albert Einstein (14. března 1879 Ulm, Německo – 18. dubna 1955 Princeton, USA) byl teoretický fyzik, jeden z nejvýznamnějších vědců všech dob. Často je označován za největšího vědce 20. století, případně spolu s Newtonem za nejvýznamnějšího fyzika vůbec. Mezi jeho příspěvky fyzice patří speciální teorie relativity (1905), myšlenka kvantování elektromagnetického pole a vysvětlení fotoefektu (1905), vysvětlení Brownova pohybu (1905) a snad nejvíce obecná teorie relativity (1915), která doposud nejlépe popisuje vesmír ve velkých měřítcích.
Einstein se podílel i na statistické fyzice a kvantové statistice (Boseho-Einsteinovo rozdělení), diskusi o interpretaci kvantové mechaniky (diskuse s Bohrem, EPR paradox). S Leó Szilárdem objevili nový typ chladničky.
V roce 1921 byl oceněn Nobelovou cenou za fyziku za vysvětlení fotoefektu a zásluhy o teoretickou fyziku, nicméně většina fyziků se domnívá, že Nobelovu cenu by zasloužil každý z Einsteinových článků z roku 1905 a v prvé řadě obecná teorie relativity.
Po té, co zformuloval obecnou teorii relativity, se stal známým po celém světě, což je pro vědce nevídaný úspěch. V pozdějších letech jeho sláva zastínila ostatní vědce a Einstein se stal synonymem pro člověka s velmi vysokou inteligencí nebo zkrátka génia. Jeho tvář se stala jednou z nejznámějších na celém světě. V roce 1999 ho časopis Time vybral jako Osobnost století. Jeho popularita často vedla k používání jeho jména v reklamách a obchodu a dokonce i k registraci obchodní známky Albert Einstein.
Na jeho počest po něm byla pojmenována fotochemická jednotka einstein, chemický prvek einsteinium a planetka 2001 Einstein.
Mládí a univerzita
Einstein se narodil roku 1879 v Ulmu v německém Württembersku, asi 100 km východně od Stuttgartu v židovské rodině. Jeho rodiče byli Hermann Einstein, obchodník, který později pracoval jako elektrochemik, a jeho žena Pauline, rozená Kochová. Albert navštěvoval katolickou obecnou školu a na naléhání jeho matky bral hodiny houslí.
Když mu bylo pět, jeho otec mu ukázal kapesní kompas a Einstein poznal, že něco v „prázdném“ prostoru musí působit na střelku. Později tuto zkušenost popsal jako jednu z nejdůležitějších v jeho životě. Ačkoli pro zábavu stavěl fyzikální modely a mechanická zařízení, byl považován za pomalého žáka, pravděpodobně kvůli dyslexii, ostýchavosti nebo velmi vzácné a neobvyklé struktuře jeho mozku (což se ukázalo po jeho smrti). Později sám Einstein přisuzoval svoje objevy v teorii relativity právě této pomalosti. Říkal, že díky tomu, že přemýšlel o podstatě prostoru a času později než ostatní děti, mohl zapojit vyvinutější intelekt. Novější teorie o jeho duševním vývoji pokládají za příčinu Aspergerův syndrom, poruchu příbuznou s autismem.
Einstein se začal učit matematiku, když mu bylo asi dvanáct. Traduje se pověst, že v matematice propadal, ale není to pravda. Příčinou je změna známkování, která způsobila v pozdějších letech zmatek. Dva ze strýců podporovali Albertovy intelektuální zájmy během jeho pozdějšího dětství a raného mládí. Poskytovali mu knihy o vědě a matematice.
V roce 1894, po té, co zkrachovala Hermannova elektrotechnická firma, se Einstein přestěhoval s rodiči z Mnichova do Pavie v Itálii. Albert kvůli tomu nedokončil střední školu.
Ve svých 16 letech, 1895, se přihlásil na přijímací zkoušky na Eidgenössische Technische Hochschule, ETH (Spolkovou technickou vysokou školu) v Curychu. Sice dopadl ve fyzice a matematice na výbornou, ale propadl v ostatních předmětech. Bylo mu doporučeno dokončit střední školu a přihlásit se znovu. Odmaturoval na Kantonální škole v Aarau v roce 1896. Při druhém pokusu již byl na curyšskou Polytechniku přijat. Tentýž rok se zřekl svého německého občanství a zůstal bez státní příslušnosti.
Na ETH diplomoval o čtyři roky později, 1900. Během studií, v roce 1898, Einstein potkal Milevu Maričovou, srbskou studentku a přítelkyni Nikoly Tesly. Během těchto let Einstein probíral své vědecké zájmy se skupinou blízkých přátel, včetně Milevy.
Švýcarské občanství dostal v roce 1901.
S Milevou měl nemanželskou dceru Liserl, která se narodila v lednu 1902, v Srbsku, kam ji Mileva, i na Einsteinův nátlak, odjela porodit a dát k adopci, přes to, že tam tou dobou řádila záškrtová epidemie. Liserl krátce na to na záškrt zemřela.
Práce a doktorát
Po promoci nemohl Einstein najít žádné vysokoškolské učitelské místo, hlavně kvůli tomu, že jeho mladická drzost štvala většinu jeho profesorů. Otec jednoho z jeho spolustudentů mu v roce 1902 pomohl získat místo technického asistenta na švýcarském patentovém úřadu. Einstein tam posuzoval význam patentových přihlášek vynálezů, které vyžadovaly znalost fyziky. Také se učil rozeznávat podstatu přihlášek navzdory jejich občasnému nedostatečnému popisu. Někdy i při posuzování praktičnosti opravoval chyby v návrzích patentů.
Einstein se oženil s Milevou 6. ledna 1903. Jejich manželství bylo vzájemným osobním a intelektuálním partnerstvím, neboť Mileva byla matematička. Einstein popisoval zamilovaně Milevu jako „bytost, která je mi rovná a která je tak silná a nezávislá, jako jsem já.“
14. května 1904 se narodil Einsteinům jejich první syn Hans Albert. Druhý syn, Eduard, 28. července 1910.
V roce 1904 získal místo na švýcarském patentovém úřadu nastálo. V roce 1905 získal doktorát za práci „O novém určení molekulárních rozměrů.“
Tentýž rok napsal čtyři články, které se staly základem moderní fyziky. Dokázal to aniž by se odkazoval na odbornou literaturu a aniž by své teorie diskutoval s vědeckými kolegy. Mnoho fyziků si myslí, že tři z těchto článků (Brownův pohyb, fotoelektrický efekt a speciální teorie relativity) si zasloužily Nobelovu cenu. Einstein ji nakonec získal jen za vysvětlení fotoelektrického jevu.
Je v tom kousek ironie, protože Einstein je mnohem známější kvůli relativitě a navíc fotoelektrický jev je záležitost kvantové fyziky, ze které byl později Einstein poněkud rozčarovaný. Tyto články jsou zaznamenáníhodné především tím, že Einstein vzal odvážně myšlenky teoretické fyziky, dovedl je do jejich logických důsledků a z nich dokázal vysvětlit výsledky experimentů, které po desetiletí vědce zneklidňovaly.
Tyto články odeslal do Annalen der Physik. Často jsou nazývány články doby Einsteinova Annus Mirabilis (latinsky: Mimořádný rok). Mezinárodní společnost teoretické a aplikované fyziky (IUPAP) proto pro jejich připomenutí vyhlásila rok 2005 světovým rokem fyziky.
Brownův pohyb
První článek z roku 1905, nazvaný „O pohybu — potřebném pro molekulární kinetickou teorii tepla — malých částic umístěným v klidné kapalině,“ se zabýval studiem Brownova pohybu. S použitím tehdy kontroverzní kinetické teorie tekutin ukázal, že jev, který několik desetiletí odolával uspokojujícímu vysvětlení, poskytuje empirický důkaz reality atomů. Dodal také důvěryhodnost statistické mechanice, která byla také kontroverzní.
Než byl napsán tento článek, byly atomy uznávány jako užitečná představa, ale fyzikové a chemikové se vášnivě přeli o tom, zda vůbec existují. Einsteinův statistický popis chování atomů a jeho vysvětlení ukázaly experimentátorům cestu, jak spočítat atomy prostým pohledem do obyčejného mikroskopu. Wilhelm Ostwald, jeden z hlavních odpůrců atomů, se později přiznal Arnoldu Sommerfeldovi, že změnil názor právě díky Einsteinově kompletnímu vysvětlení Brownova pohybu.
Fotoelektrický efekt
Druhý článek, pojmenovaný „O heuristickém hledisku dotýkajícím se vznikem a přeměnou světla“, navrhl myšlenku světelných kvant (nyní nazývaných fotony) a ukázal, jak mohou být použity k vysvětlení takových jevů jako je fotoelektrický efekt. Myšlenka světelného kvanta přišla z předchozího odvození záření absolutně černého tělesa Maxem Planckem, který předpokládal, že energie záření může být pohlcena nebo vyzářena jen po celých částech, nazývaných kvanta. Einstein ukázal, že pokud se předpokládá, že světlo se vlastně sestává z jednotlivých balíčků, jinak záhadný fotoelektrický jev může být vysvětlen.
Představa světla jako kvant byla v přímém rozporu s vlnovou teorií světla, která přirozeně vyplývala z Maxwellových rovnic pro elektromagnetismus, a s představou o nekonečné dělitelnosti energie ve fyzikálních systémech obecně. I když experimenty ukázaly, že Einsteinovy rovnice pro fotoelektrický jev byly přesné, jeho vysvětlení nebylo běžně uznáváno. Avšak po roce 1921, kdy dostal Nobelovu cenu za jeho práci o fotoelektrickém jevu, si většina fyziků už myslela, že rovnice (hf = Wv + Ek, kde h je Planckova konstanta, f frekvence dopadajícího fotonu, Wv výstupní práce a Ek kinetická energie vyraženého elektronu) je správná a světelná kvanta existují.
Teorie světelného kvanta byla předzvěstí vlnově-částicové duality, představy, že fyzikální systémy mohou vykazovat jak vlnové, tak částicové vlastnosti, která byla použita jako základní princip tvůrci kvantové mechaniky. Fotoelektrický jev mohl být úplně vysvětlený až po dozrání kvantové mechaniky.
Speciální teorie relativity
Einsteinův třetí článek se jmenoval „O elektrodynamice pohybujících se těles“. Když Einstein pracoval na tomto článku, napsal Milevě o „naší práci o relativitě pohybu“ a toto vedlo k úvahám, zda Mileva měla na této práci podíl. Spíše je pravděpodobné, že se Einstein vyjádřil takovým hezkým způsobem, protože se o této významné práci své ženě již před tím zmínil. Tento článek představil speciální teorii relativity, teorii času, vzdáleností, hmoty a energie, která byla konzistentní s elektromagnetismem, ale vynechávala gravitaci. Speciální relativita složila skládanku, která se objevila po provedení Michelsonova-Morleyova experimentu, který ukázal, že světelné vlny se nemohou šířit prostředím, za jaké byl považován éter. Rychlost světla byla stále stejná, ne relativní vzhledem k pozorovateli. Toto bylo v newtonovské fyzice nemožné.
Už v roce 1894 se George Fitzgerald domníval, že výsledky Michelsonova-Morleyova experimentu mohou být vysvětleny, pokud jsou pohybující se objekty zkráceny ve směru jejich pohybu. Některé z hlavních rovnic Einsteinova článku — Lorentzovy transformace — byly světu představeny už roku 1903 holandským fyzikem Hendrikem Lorentzem, který dal Fitzgeraldovým domněnkám matematickou formu. Ale Einstein odhalil podstatu této geometrické podivnosti. Jeho vysvětlení pramenilo ze dvou axiomů. Prvním byla stará Galileova myšlenka, že přírodní zákony mají být stejné pro všechny pozorovatele, kteří se vzájemně pohybují konstantní rychlostí. Druhým byl princip, že rychlost světla je stejná pro všechny pozorovatele. Speciální relativita měla několik revolučních důsledků, protože díky ní padla představa absolutního času a prostoru. Teorie byla později nazvána speciální, aby se odlišila od její následovnice obecné teorie relativity, která považuje za sobě rovné i pozorovatele, kteří vůči sobě zrychlují.
Teorie doslova oplývá paradoxy a zdálo se, že dává jen málo smyslu. Mohla Einsteina skutečně zesměšnit, ale on se dokázal vypořádat s jejími zdánlivými protiklady a posléze vyřešit její problémy.
Ekvivalence energie a hmotnosti
Čtvrtý článek, nazvaný "Závisí setrvačnost tělesa na jeho energii?"", publikovaný na sklonku roku 1905, představil další odvození z relativistických axiomů — vztah mezi energií a hmotností, který původně zapsal jako m = E / c2. Když se toto odvození přepíše, vznikne notoricky známá rovnice
E = mc²
říkající, že energie hmoty je rovna její hmotnosti vynásobenou čtvercem rychlosti světla. Einstein považoval tuto rovnici za vrcholně důležitou, protože ukazovala, že těžké částice mají kromě kinetické a potenciální energie ještě zbytkovou energii. Nicméně, většina vědců toto zjištění prostě odmítala jako kuriozitu až do 30. let.
Vztah mezi hmotností a energií lze využít k objasnění, jak jaderné zbraně mohou produkovat tak ohromné množství energie. Měřením hmotnosti atomových jader a jejím vydělením atomovým číslem se dá snadno spočítat vazebná energie, která je uvězněná v různých atomových jádrech. Rozdíly nám umožňují vypočíst, kolik energie se uvolní při přeměně jednoho jádra v jiné. Například v případě rozštěpení jádra uranu je toto číslo ohromující.
Podle Umberta Bartocciho, historika matematiky z Univerzity v Perugii, byla Einsteinova slavná rovnice poprvé publikovaná již dva roky před tím Olintem De Prettoem, průmyslníkem z italské Vicenzy. Toto tvrzení není obecně přijímáno jako pravdivé nebo důležité, De Pretto mohl rovnici publikovat již dřív, ale byl to až Einstein, kdo ji spojil s teorií relativity.
Zralá léta
V roce 1906 byl Einstein povýšený na revizora druhé třídy. V roce 1908 bylo Einsteinovi uděleno oprávnění učit v Bernu jako soukromý docent, který neměl nic společného s univerzitou. Einsteinův druhý syn Eduard se narodil 28. července 1910. V roce 1911 se Einstein stal profesorem na Pražské (německé) univerzitě. V té době úzce spolupracoval s Marcelem Grossmanem. V roce 1912 začal Einstein mluvit o času jako o čtvrtém rozměru.
V roce 1914, těsně před vypuknutím 1. světové války se Einstein usadil v Berlíně, kde byl profesorem na místní univerzitě a stal se členem Pruské akademie věd. Jeho pacifismus a židovský původ byl trnem v oku německým nacionalistům, kteří mu navíc záviděli jeho slávu. Jeho osoba se tak poprvé stala terčem organizované kampaně, která měla zdiskreditovat jeho teorie.
Od roku 1914 až 1933 byl ředitelem Fyzikálního ústavu císaře Viléma (Wilhelma) a během této doby obdržel Nobelovu cenu a učinil objevy, které nejvíce otřásly světem.
Dne 14. února 1919 se rozvedl s Milevou, aby se 2. července oženil se svojí sestřenicí Elsou Löwnethalovou, rozenou Einsteinovou (Löwnethalová bylo příjmení po jejím prvním manželovi Maxovi). Elsa byla Albertovou první sestřenicí z matčiny strany a druhou sestřenicí z otcovy strany. Byla o tři roky starší než Albert a pomohla mu se uzdravit po částečném nervovém kolapsu kombinovaném s žaludečními obtížemi. Toto manželsví zůstalo bezdětné.
Osud prvního Albertova a Milevina dítěte, dcery Lieserly, je neznámý. Někteří věří, že v dětství zemřela, jiní že byla dána k adopci. Jejich první syn Hans Albert se stal univerzitním profesorem v Kalifornii a uznávaným vědcem v oboru hydrologie. S otcem se stýkal velmi zřídka. Druhý syn Eduard byl jako schizofrenik umístěn do ústavu, kde později zemřel.
Roku 1922 se Einstein se svou ženou Elsou vydal na lodi Kitano Maru do Japonska. Cesta je přivedla také do dalších přístavů, například Singapuru, Hongkongu a Šanghaje.
Obecná relativita
V listopadu 1915 Einstein přednesl na Pruské akademii věd sérii přednášek, ve kterých popsal svou teorii obecné relativity. Poslední přednáška vyvrcholila jeho rovnicí, která nahradila Newtonův gravitační zákon. Tato teorie považovala za sobě rovné všechny pozorovatele, ne jen ty, kteří se pohybovali rovnoměrně přímočaře. V obecné relativitě už gravitace není síla, jako byla v Newtonově gravitačním zákoně, ale pouhý důsledek zprohýbaného časoprostoru. Teorie položila základy ke studiu kosmologie a dala vědcům nástroje k porozumění mnoha vlastností Vesmíru, z nichž mnoho bylo objeveno až po Einsteinově smrti. Obecná relativita se stala metodou, která zasáhla celou fyziku.
Teorie byla odvozena pomocí teoretických úvah a racionálních analýz a nebyla zprvu podepřena pokusy a pozorováním, takže vyvolávala u vědců skepticismus. Její rovnice ale umožňovaly předpovědi a jejich následné testování. Prvním velkým testem bylo měření ohybu paprsků ze vzdálených hvězd při průchodu okolo Slunce, které slouží jako gravitační čočka. Toto měření mohlo být provedeno jen během slunečního zatmění. Úkolu se zhostil Arthur Eddington a jeho měření teorii potvrdilo. 7. listopadu 1919 noviny The Times o potvrzení vydaly článek a od té doby se slavná Einsteinova teorie, která převrátila fyziku naruby, stala terčem všemožných testů. Obecná relativita zatím všemi testy prošla.
Mnoho fyziků ale stále nebylo o správnosti teorie přesvědčeno, jejich důvody se lišily. Někteří nesouhlasili s Einsteinovými interpretacemi experimentů, jiní jen prostě nemohli uvěřit, že svět bez absolutna nemůže existovat. Podle Einsteina zkrátka mnoho z nich neporozumělo použité matematice. Einsteinova veřejná sláva, která následovala po zmíněném zatmění, přinesla do řad jeho odpůrců nevoli, která přetrvala až do 30. let.
Einsteinův vztah ke kvantové fyzice byl také zajímavý. Byl prvním, dokonce i před Maxem Planckem, kdo udělal z kvantové teorie revoluční věc. Jeho myšlenka světelného kvanta zcela změnila klasické chápání fyziky. V roce 1909 na shromáždění fyziků Einstein řekl, že se musí najít cesta k pochopení vln a částic dohromady.
Na začátku 20. let se Einstein stal vedoucí postavou na známém semináři na Berlínské univerzitě, který se konal pravidelně každý týden. 30. března 1921 Einstein odjel do New Yorku přednášet o své nové teorii relativity. Ten samý rok mu byla udělena Nobelova cena za jeho práci. Ačkoli je nyní nejznámější pro svou relativitu, cenu dostal za jeho dřívější práci o fotoelektrickém jevu. V roce 1921 byla jeho relativita stále příliš sporná, než aby za ní mohl být odměněn. Proto se komise Švédské královské akademie věd dohodla, že méně kontroverzní starší práce je z politického hlediska lepší.
Kodaňská interpretace
V polovině dvacátých let, když byla původní kvantová teorie nahrazena novou kvantovou mechanikou, Einstein zavrhl kodaňskou interpretaci nových rovnic, protože se mu nelíbila pro její pravděpodobnostní a nenázorný přístup k fyzikálním jevům. Einstein souhlasil, že je tato teorie je nejlepší, kterou lidstvo mělo, ale hledal vysvětlení, které by bylo „ucelenější“, rozuměj deterministické. Věřil, že taková fyzika musí existovat, protože ho už dříve vedla k úspěchům s atomy, fotony a gravitací a nechtěl se této víry vzdát.
Einstein v roce 1926 napsal Maxu Bornovi: „Kvantová mechanika je jistě velkolepá. Ale vnitřní hlas mi říká, že to ještě není to pravé. Ta teorie vysvětluje mnohé, ale neposunuje nás ani o kousek blíž k Jeho tajemství. Jsem v každém případě přesvědčen, že On v kostky nehraje.“ Nebylo to odmítnutí pravděpodobnostních teorií, Einstein také dříve v pracech o Brownově pohybu a fotoelektřině využíval statistické analýzy. Už v článcích, které publikoval před zázračným rokem 1905, sám objevil Gibbsovy soubory. Ale nevěřil, že fyzikální realita se v základu chová náhodně.
Boseho-Einsteinova statistika
V roce 1924 Einstein dostal krátký článek mladého indického fyzika Boseho, v němž popisoval světlo jako plyn fotonů, a žádal Einsteina o pomoc při jeho publikaci. Einstein zjistil, že stejná statistika se dá použít na atomy a publikoval německy (tehdy lingua franca fyziky) psaný článek, ve kterém popsal Boseho model a vysvětlil jeho důsledky. Boseho-Einsteinova statistika popisuje jakýkoliv soubor těchto identických částic známých jako bosony. Einstein také pomáhal Erwinu Schrödingerovi při hledání kvantového Boltzmannova rozdělení modelující plyn pomocí směsi klasické a kvantové mechaniky. Einstein však poznal, že toto rozdělení není tak důležité jako Boseho-Einsteinův model, a odmítl se pod článek podepsat.
Pozdější léta
Einstein a jeho někdejší student Leó Szilárd v roce 1926 spoluvynalezli unikátní typ chladničky, nazývaný též Einsteinova chladnička. 11. listopadu 1930 ji tito dva vědci patentovali pod č. US1781541. Patent zahrnoval termodynamický cyklus chladící bez jakýchkoli pohybujících se součástek při konstatním tlaku a pouze spotřebovávající teplo. Chladící cyklus využíval čpavek, butan a vodu.
Když v roce 1933 Adolf Hitler získal moc, nenávist k Einsteinovi dosáhla nové úrovně. Byl nařčen národně-socialistickým režimem z tvoření „židovské fyziky“ proti „německé, árijské fyzice“. Nacisté (zmiňme laureáty Nobelových cen Johanna Starka a Philippa Lenarda) pokračovali v pokusech zdiskreditovat jeho teorie a politicky zakázat ty německé fyziky, kteří je vyučovali (jako třeba Werner Heisenberg). Einstein v té době již uprchl do USA, kde získal povolení k trvalému pobytu. Přijmul místo na nově založeném Institutu pro vyšší studia v Princetonu v New Jersey. V roce 1940 se stal americkým občanem, přestože si uchoval své švýcarské občanství.
Einstein strávil posledních 40 let svého života v pokusech sjednotit gravitaci a elektromagnetismus nějakým důvtipným poznáním kvantové mechaniky. Hledal klasické spojení těchto dvou základních sil.
Institut pro vyšší studia (Institute for Advanced Study)
Jeho práce v Institutu pro vyšší studia byla zaměřená na sjednocení fyzikálních zákonů, které nazýval Velkou sjednocující teorií. Einstein trávil svůj čas hledáním sjednocení fundamentálních sil. Pokoušel se vytvořit model, který by popisoval všechny síly jako různé projevy jedné jediné síly. Jeho pokus byl odsouzen k nezdaru už jen pro to, že silná a slabá interakce nebyly samostatně pochopeny až do začátku sedmdesátých let, 15 let po jeho smrti. Nicméně toto hledání zůstává ústředním problémem moderní fyziky a dnes ho ztělesňuje zejména teorie superstrun.
Zobecněná teorie
Nejprve Einstein začal tvořit zobecněnou teorii relativity s univerzálními zákony gravitace a elektromagnetické síly, aby demonstroval sjednocení a zjednodušení fundamentálních sil. V roce 1950 popsal svou práci v článku v časopise Scientific American. Postupoval s vírou v jediné statistické měření odchylky pro celý soubor fyzikálních zákonů a prošetřoval podobné vlastnosti elektromagnetických a gravitačních sil, například, že mají nekonečný dosah a dodržují zákon převrácených čtverců.
Einsteinova zobecněná teorie gravitace je univerzální matematické pojetí teorie pole. Pomocí logiky se snažil zredukovat různé jevy do těch, které jsou nám důvěrně známé. Zkoušel sjednotit gravitaci a elektromagnetismus způsobem, který také vedl k novému neotřelému porozumění kvantové mechanice.
Einstein předpokládal strukturu čtyřrozměrného časového kontinua vyjádřeného axiomy, které byly reprezentovány vektory s pěti složkami. Částice se v jeho výzkumu staly omezenou oblastí v prostoru, ve které byla síla pole nebo hustota energie obzvláště velká. Subatomární částice považoval za objekty vložené do sjednoceného pole, ovlivňující ho a existující jakožto podstatné součásti sjednoceného pole. Einstein také hledal přirozené zobecnění symetrických tenzorových polí, přičemž považoval za základní kombinaci dvou složek pole, nikoli jejich symetrické a antisymetrické části odděleně. Zkoumal způsob, jak vyjádřit rovnice, které chtěl odvodit z variačního principu.
Einstein se postupem času stával ve svém výzkumu více a více izolovaným a byl díky svému úsilí charakterizován jako „šílený vědec“. Jeho snahy o konstrukci sjednocené teorie obecné relativity a kvantové mechaniky byly zcela neúspěšné.
Poslední léta
V roce 1948 Einstein pracoval v komisi, která založila Židy podporovanou soukromou a na výzkum zaměřenou Brandeisovu univerzitu. V roce 1952 mu Izraelská vláda navrhla, aby se stal druhým izraelským prezidentem. Tuto nabídku odmítl. 30. března 1953 vydal revidovanou sjednocenou teorii pole.
Einstein zemřel v Princetonu 18. dubna 1955. Zanechal zobecněnou teorii gravitace nevyřešenou. Kremace jeho těla proběhla ještě tentýž den v Trentonu v New Jersey. Jeho popel byl rozptýlen na utajeném místě.
Jeho mozek se nicméně zachoval v nádobě Dr. Thomase Stolze Harveye, patologa, který prováděl pitvu Einsteina. Harvey na něm neshledal nic nenormálního, ale další analýzy v roce 1999 týmem na McMasterově Univerzitě odhalily, že jeho jedna část Einsteinovi chyběla a kvůli její kompenzaci byl Einsteinův temenní lalok o 15% větší než obyčejně bývá. Tato oblast mozku je zodpovědná za matematické myšlení, vizuálně prostorové vnímání a představy pohybu.
OSOBNOST
Albert Einstein byl respektovaný pro svou přátelskost zakořeněnou v jeho pacifismu. Byl skromný, co se jeho schopností týkalo a měl jasné názory na módu — například zmenšil svůj šatník natolik, aby se nemusel rozhodoval, co si vzít na sebe. Občas měl hravý smysl pro humor a vyžíval se v hraní na housle a plachtění. Byl také typickým „roztržitým profesorem“. Často zapomínal na každodenní věci, třeba klíče, a soustředil se tak mocně na řešení fyzikálních problémů, že nedbal na své okolí.
Náboženské názory
Einsteinův náboženský názor je většinou považován za deistický: věřil „v Boha, který se mu zjevuje v harmonii všeho, co existuje, ne v Boha, který řídí osud a činy lidí“. Einstein chtěl „vědět, jak Bůh stvořil svět“: poté, co byl tázán na náboženské otázky Martinem Buberem, Einstein zvolal „My fyzikové se jen snažíme obtáhnout čáry, které nakreslil On.“ A pokračoval „Buddhismus popisuje, co je v budoucnosti očekáváno ve vesmírném náboženství: Převýší osobního Boha, vyvaruje se dogmat a teologie; bude se zabývat jak přírodou, tak duchovnem, a bude založeno na posvátném smyslu a povstane ze zkušeností všech věcí, přírodních i duchovních, jako jejich smusluplné sjednocení.“ Svou víru pak shrnul takto: "Mé náboženství sestává z pokorného obdivu neomezeného vyššího ducha, který se odhaluje jako drobné detaily, které jsme schopni postřehnout svou chatrnou a vetchou myslí."
Politické názory a angažmá
Einstein se považoval za pacifistu a v pozdějších letech za socialistu. Jednou řekl: „Věřím, že Gándhího názory byly ty nejosvícenější z názorů všech politiků naší doby. Měli bychom se pokoušet dělat věci v jeho duchu: nepoužívat násilí v boji za naši věc, ale neúčastnit se ničeho, o čem si myslíme, že je zlé.“ Einsteinovy názory na další otázky včetně socialismu, McCarthyismu a rasismu byly totalitními režimy zatajovány, nebo selektivně využívány. Einstein byl spoluzakladatel liberální Německé demokratické strany.
Americká FBI měla složku o 1427 stranách o jeho aktivitách a doporučila, aby mu bylo zamezeno přistěhovat se do USA podle zákonu o vyloučení cizinců, a kromě jiného tvrdila, že Einstein „věří v, radí, chrání nebo učí doktrínu, která by dovolila, aby se nerušeně přikradla anarchie, která by vyústila ve vládu pouze podle jména.“
Einstein se stavěl proti tyranským formám vlády a z tohoto důvodu (a svému židovskému původu) byl i proti nacistickému režimu a uprchnul z Německa krátce po jeho nastolení. Původně podporoval konstrukci atomové bomby, aby zajistil, že Hitler ji nebude mít dříve, dokonce poslal ještě před válkou 2. srpna 1939 dopis prezidentovi Rooseveltovi (dopis byl spíše napsaný Leó Szilárdem), ve kterém ho povzbuzuje spustit program na vytvoření jaderné zbraně. Roosevelt pak ustanovil komisi, která měla vyšetřit, zda lze uran použít jako zbraň, která byla později nahrazena projektem Manhattan.
V padesátých letech protestoval také proti inscenovaným tzv. politickým procesům v totalitním Československu – mimo jiné se snažil zabránit justičním vraždám tehdejšího režimu, v telegramu zaslaném v červnu 1950 jeho představiteli Klementu Gottwaldovi: „Prosím Vás o nevykonání rozsudku vyneseného nad Miladou Horákovou, Závišem Kalandrou, Oldřichem Peclem a Janem Buchalem. Byli obětmi nacismu, vězni německých koncentračních táborů. Jsem hluboce přesvědčen, že si zaslouží žít.“
Po válce Einstein loboval za jaderné odzbrojení a světovou vládu: „Jestli vypukne třetí světová válka, ve čtvrté světové se bude bojovat kameny a klacky.“
Albert Einstein podporoval sionismus a židovské osídlení prastarého sídla judaismu a byl aktivní při zakládání Hebrejské univerzity v Jeruzalémě, která roku 1930 vydala svazek O sionismu: Proslovy a přednášky profesora Alberta Einsteina a které Einstein odkázal své dokumenty. Na druhou stranu, opovrhoval nacionalismem a vyjadřoval pochyby, zda je židovský stát nejlepším řešením. Původně si představoval, že budou Židé a Arabové žít spolu na stejné půdě. Několik let před smrtí mu Izrael nabídnul se stát jeho druhým prezidentem, ale Einstein to odmítl s tím, že postrádá nutné lidské vlastnosti.
Albert Einstein s Albertem Schweitzerem a Bertrandem Russellem bojoval proti jaderným testům a bombám. Spolu s mírovou skupinou Pugwash Conferences on Science and World Affairs a Bertrandem Russellem vydal Russelův-Einsteinův manifest a zorganizoval několik konferencí.
Einstein se podílel i na statistické fyzice a kvantové statistice (Boseho-Einsteinovo rozdělení), diskusi o interpretaci kvantové mechaniky (diskuse s Bohrem, EPR paradox). S Leó Szilárdem objevili nový typ chladničky.
V roce 1921 byl oceněn Nobelovou cenou za fyziku za vysvětlení fotoefektu a zásluhy o teoretickou fyziku, nicméně většina fyziků se domnívá, že Nobelovu cenu by zasloužil každý z Einsteinových článků z roku 1905 a v prvé řadě obecná teorie relativity.
Po té, co zformuloval obecnou teorii relativity, se stal známým po celém světě, což je pro vědce nevídaný úspěch. V pozdějších letech jeho sláva zastínila ostatní vědce a Einstein se stal synonymem pro člověka s velmi vysokou inteligencí nebo zkrátka génia. Jeho tvář se stala jednou z nejznámějších na celém světě. V roce 1999 ho časopis Time vybral jako Osobnost století. Jeho popularita často vedla k používání jeho jména v reklamách a obchodu a dokonce i k registraci obchodní známky Albert Einstein.
Na jeho počest po něm byla pojmenována fotochemická jednotka einstein, chemický prvek einsteinium a planetka 2001 Einstein.
Mládí a univerzita
Einstein se narodil roku 1879 v Ulmu v německém Württembersku, asi 100 km východně od Stuttgartu v židovské rodině. Jeho rodiče byli Hermann Einstein, obchodník, který později pracoval jako elektrochemik, a jeho žena Pauline, rozená Kochová. Albert navštěvoval katolickou obecnou školu a na naléhání jeho matky bral hodiny houslí.
Když mu bylo pět, jeho otec mu ukázal kapesní kompas a Einstein poznal, že něco v „prázdném“ prostoru musí působit na střelku. Později tuto zkušenost popsal jako jednu z nejdůležitějších v jeho životě. Ačkoli pro zábavu stavěl fyzikální modely a mechanická zařízení, byl považován za pomalého žáka, pravděpodobně kvůli dyslexii, ostýchavosti nebo velmi vzácné a neobvyklé struktuře jeho mozku (což se ukázalo po jeho smrti). Později sám Einstein přisuzoval svoje objevy v teorii relativity právě této pomalosti. Říkal, že díky tomu, že přemýšlel o podstatě prostoru a času později než ostatní děti, mohl zapojit vyvinutější intelekt. Novější teorie o jeho duševním vývoji pokládají za příčinu Aspergerův syndrom, poruchu příbuznou s autismem.
Einstein se začal učit matematiku, když mu bylo asi dvanáct. Traduje se pověst, že v matematice propadal, ale není to pravda. Příčinou je změna známkování, která způsobila v pozdějších letech zmatek. Dva ze strýců podporovali Albertovy intelektuální zájmy během jeho pozdějšího dětství a raného mládí. Poskytovali mu knihy o vědě a matematice.
V roce 1894, po té, co zkrachovala Hermannova elektrotechnická firma, se Einstein přestěhoval s rodiči z Mnichova do Pavie v Itálii. Albert kvůli tomu nedokončil střední školu.
Ve svých 16 letech, 1895, se přihlásil na přijímací zkoušky na Eidgenössische Technische Hochschule, ETH (Spolkovou technickou vysokou školu) v Curychu. Sice dopadl ve fyzice a matematice na výbornou, ale propadl v ostatních předmětech. Bylo mu doporučeno dokončit střední školu a přihlásit se znovu. Odmaturoval na Kantonální škole v Aarau v roce 1896. Při druhém pokusu již byl na curyšskou Polytechniku přijat. Tentýž rok se zřekl svého německého občanství a zůstal bez státní příslušnosti.
Na ETH diplomoval o čtyři roky později, 1900. Během studií, v roce 1898, Einstein potkal Milevu Maričovou, srbskou studentku a přítelkyni Nikoly Tesly. Během těchto let Einstein probíral své vědecké zájmy se skupinou blízkých přátel, včetně Milevy.
Švýcarské občanství dostal v roce 1901.
S Milevou měl nemanželskou dceru Liserl, která se narodila v lednu 1902, v Srbsku, kam ji Mileva, i na Einsteinův nátlak, odjela porodit a dát k adopci, přes to, že tam tou dobou řádila záškrtová epidemie. Liserl krátce na to na záškrt zemřela.
Práce a doktorát
Po promoci nemohl Einstein najít žádné vysokoškolské učitelské místo, hlavně kvůli tomu, že jeho mladická drzost štvala většinu jeho profesorů. Otec jednoho z jeho spolustudentů mu v roce 1902 pomohl získat místo technického asistenta na švýcarském patentovém úřadu. Einstein tam posuzoval význam patentových přihlášek vynálezů, které vyžadovaly znalost fyziky. Také se učil rozeznávat podstatu přihlášek navzdory jejich občasnému nedostatečnému popisu. Někdy i při posuzování praktičnosti opravoval chyby v návrzích patentů.
Einstein se oženil s Milevou 6. ledna 1903. Jejich manželství bylo vzájemným osobním a intelektuálním partnerstvím, neboť Mileva byla matematička. Einstein popisoval zamilovaně Milevu jako „bytost, která je mi rovná a která je tak silná a nezávislá, jako jsem já.“
14. května 1904 se narodil Einsteinům jejich první syn Hans Albert. Druhý syn, Eduard, 28. července 1910.
V roce 1904 získal místo na švýcarském patentovém úřadu nastálo. V roce 1905 získal doktorát za práci „O novém určení molekulárních rozměrů.“
Tentýž rok napsal čtyři články, které se staly základem moderní fyziky. Dokázal to aniž by se odkazoval na odbornou literaturu a aniž by své teorie diskutoval s vědeckými kolegy. Mnoho fyziků si myslí, že tři z těchto článků (Brownův pohyb, fotoelektrický efekt a speciální teorie relativity) si zasloužily Nobelovu cenu. Einstein ji nakonec získal jen za vysvětlení fotoelektrického jevu.
Je v tom kousek ironie, protože Einstein je mnohem známější kvůli relativitě a navíc fotoelektrický jev je záležitost kvantové fyziky, ze které byl později Einstein poněkud rozčarovaný. Tyto články jsou zaznamenáníhodné především tím, že Einstein vzal odvážně myšlenky teoretické fyziky, dovedl je do jejich logických důsledků a z nich dokázal vysvětlit výsledky experimentů, které po desetiletí vědce zneklidňovaly.
Tyto články odeslal do Annalen der Physik. Často jsou nazývány články doby Einsteinova Annus Mirabilis (latinsky: Mimořádný rok). Mezinárodní společnost teoretické a aplikované fyziky (IUPAP) proto pro jejich připomenutí vyhlásila rok 2005 světovým rokem fyziky.
Brownův pohyb
První článek z roku 1905, nazvaný „O pohybu — potřebném pro molekulární kinetickou teorii tepla — malých částic umístěným v klidné kapalině,“ se zabýval studiem Brownova pohybu. S použitím tehdy kontroverzní kinetické teorie tekutin ukázal, že jev, který několik desetiletí odolával uspokojujícímu vysvětlení, poskytuje empirický důkaz reality atomů. Dodal také důvěryhodnost statistické mechanice, která byla také kontroverzní.
Než byl napsán tento článek, byly atomy uznávány jako užitečná představa, ale fyzikové a chemikové se vášnivě přeli o tom, zda vůbec existují. Einsteinův statistický popis chování atomů a jeho vysvětlení ukázaly experimentátorům cestu, jak spočítat atomy prostým pohledem do obyčejného mikroskopu. Wilhelm Ostwald, jeden z hlavních odpůrců atomů, se později přiznal Arnoldu Sommerfeldovi, že změnil názor právě díky Einsteinově kompletnímu vysvětlení Brownova pohybu.
Fotoelektrický efekt
Druhý článek, pojmenovaný „O heuristickém hledisku dotýkajícím se vznikem a přeměnou světla“, navrhl myšlenku světelných kvant (nyní nazývaných fotony) a ukázal, jak mohou být použity k vysvětlení takových jevů jako je fotoelektrický efekt. Myšlenka světelného kvanta přišla z předchozího odvození záření absolutně černého tělesa Maxem Planckem, který předpokládal, že energie záření může být pohlcena nebo vyzářena jen po celých částech, nazývaných kvanta. Einstein ukázal, že pokud se předpokládá, že světlo se vlastně sestává z jednotlivých balíčků, jinak záhadný fotoelektrický jev může být vysvětlen.
Představa světla jako kvant byla v přímém rozporu s vlnovou teorií světla, která přirozeně vyplývala z Maxwellových rovnic pro elektromagnetismus, a s představou o nekonečné dělitelnosti energie ve fyzikálních systémech obecně. I když experimenty ukázaly, že Einsteinovy rovnice pro fotoelektrický jev byly přesné, jeho vysvětlení nebylo běžně uznáváno. Avšak po roce 1921, kdy dostal Nobelovu cenu za jeho práci o fotoelektrickém jevu, si většina fyziků už myslela, že rovnice (hf = Wv + Ek, kde h je Planckova konstanta, f frekvence dopadajícího fotonu, Wv výstupní práce a Ek kinetická energie vyraženého elektronu) je správná a světelná kvanta existují.
Teorie světelného kvanta byla předzvěstí vlnově-částicové duality, představy, že fyzikální systémy mohou vykazovat jak vlnové, tak částicové vlastnosti, která byla použita jako základní princip tvůrci kvantové mechaniky. Fotoelektrický jev mohl být úplně vysvětlený až po dozrání kvantové mechaniky.
Speciální teorie relativity
Einsteinův třetí článek se jmenoval „O elektrodynamice pohybujících se těles“. Když Einstein pracoval na tomto článku, napsal Milevě o „naší práci o relativitě pohybu“ a toto vedlo k úvahám, zda Mileva měla na této práci podíl. Spíše je pravděpodobné, že se Einstein vyjádřil takovým hezkým způsobem, protože se o této významné práci své ženě již před tím zmínil. Tento článek představil speciální teorii relativity, teorii času, vzdáleností, hmoty a energie, která byla konzistentní s elektromagnetismem, ale vynechávala gravitaci. Speciální relativita složila skládanku, která se objevila po provedení Michelsonova-Morleyova experimentu, který ukázal, že světelné vlny se nemohou šířit prostředím, za jaké byl považován éter. Rychlost světla byla stále stejná, ne relativní vzhledem k pozorovateli. Toto bylo v newtonovské fyzice nemožné.
Už v roce 1894 se George Fitzgerald domníval, že výsledky Michelsonova-Morleyova experimentu mohou být vysvětleny, pokud jsou pohybující se objekty zkráceny ve směru jejich pohybu. Některé z hlavních rovnic Einsteinova článku — Lorentzovy transformace — byly světu představeny už roku 1903 holandským fyzikem Hendrikem Lorentzem, který dal Fitzgeraldovým domněnkám matematickou formu. Ale Einstein odhalil podstatu této geometrické podivnosti. Jeho vysvětlení pramenilo ze dvou axiomů. Prvním byla stará Galileova myšlenka, že přírodní zákony mají být stejné pro všechny pozorovatele, kteří se vzájemně pohybují konstantní rychlostí. Druhým byl princip, že rychlost světla je stejná pro všechny pozorovatele. Speciální relativita měla několik revolučních důsledků, protože díky ní padla představa absolutního času a prostoru. Teorie byla později nazvána speciální, aby se odlišila od její následovnice obecné teorie relativity, která považuje za sobě rovné i pozorovatele, kteří vůči sobě zrychlují.
Teorie doslova oplývá paradoxy a zdálo se, že dává jen málo smyslu. Mohla Einsteina skutečně zesměšnit, ale on se dokázal vypořádat s jejími zdánlivými protiklady a posléze vyřešit její problémy.
Ekvivalence energie a hmotnosti
Čtvrtý článek, nazvaný "Závisí setrvačnost tělesa na jeho energii?"", publikovaný na sklonku roku 1905, představil další odvození z relativistických axiomů — vztah mezi energií a hmotností, který původně zapsal jako m = E / c2. Když se toto odvození přepíše, vznikne notoricky známá rovnice
E = mc²
říkající, že energie hmoty je rovna její hmotnosti vynásobenou čtvercem rychlosti světla. Einstein považoval tuto rovnici za vrcholně důležitou, protože ukazovala, že těžké částice mají kromě kinetické a potenciální energie ještě zbytkovou energii. Nicméně, většina vědců toto zjištění prostě odmítala jako kuriozitu až do 30. let.
Vztah mezi hmotností a energií lze využít k objasnění, jak jaderné zbraně mohou produkovat tak ohromné množství energie. Měřením hmotnosti atomových jader a jejím vydělením atomovým číslem se dá snadno spočítat vazebná energie, která je uvězněná v různých atomových jádrech. Rozdíly nám umožňují vypočíst, kolik energie se uvolní při přeměně jednoho jádra v jiné. Například v případě rozštěpení jádra uranu je toto číslo ohromující.
Podle Umberta Bartocciho, historika matematiky z Univerzity v Perugii, byla Einsteinova slavná rovnice poprvé publikovaná již dva roky před tím Olintem De Prettoem, průmyslníkem z italské Vicenzy. Toto tvrzení není obecně přijímáno jako pravdivé nebo důležité, De Pretto mohl rovnici publikovat již dřív, ale byl to až Einstein, kdo ji spojil s teorií relativity.
Zralá léta
V roce 1906 byl Einstein povýšený na revizora druhé třídy. V roce 1908 bylo Einsteinovi uděleno oprávnění učit v Bernu jako soukromý docent, který neměl nic společného s univerzitou. Einsteinův druhý syn Eduard se narodil 28. července 1910. V roce 1911 se Einstein stal profesorem na Pražské (německé) univerzitě. V té době úzce spolupracoval s Marcelem Grossmanem. V roce 1912 začal Einstein mluvit o času jako o čtvrtém rozměru.
V roce 1914, těsně před vypuknutím 1. světové války se Einstein usadil v Berlíně, kde byl profesorem na místní univerzitě a stal se členem Pruské akademie věd. Jeho pacifismus a židovský původ byl trnem v oku německým nacionalistům, kteří mu navíc záviděli jeho slávu. Jeho osoba se tak poprvé stala terčem organizované kampaně, která měla zdiskreditovat jeho teorie.
Od roku 1914 až 1933 byl ředitelem Fyzikálního ústavu císaře Viléma (Wilhelma) a během této doby obdržel Nobelovu cenu a učinil objevy, které nejvíce otřásly světem.
Dne 14. února 1919 se rozvedl s Milevou, aby se 2. července oženil se svojí sestřenicí Elsou Löwnethalovou, rozenou Einsteinovou (Löwnethalová bylo příjmení po jejím prvním manželovi Maxovi). Elsa byla Albertovou první sestřenicí z matčiny strany a druhou sestřenicí z otcovy strany. Byla o tři roky starší než Albert a pomohla mu se uzdravit po částečném nervovém kolapsu kombinovaném s žaludečními obtížemi. Toto manželsví zůstalo bezdětné.
Osud prvního Albertova a Milevina dítěte, dcery Lieserly, je neznámý. Někteří věří, že v dětství zemřela, jiní že byla dána k adopci. Jejich první syn Hans Albert se stal univerzitním profesorem v Kalifornii a uznávaným vědcem v oboru hydrologie. S otcem se stýkal velmi zřídka. Druhý syn Eduard byl jako schizofrenik umístěn do ústavu, kde později zemřel.
Roku 1922 se Einstein se svou ženou Elsou vydal na lodi Kitano Maru do Japonska. Cesta je přivedla také do dalších přístavů, například Singapuru, Hongkongu a Šanghaje.
Obecná relativita
V listopadu 1915 Einstein přednesl na Pruské akademii věd sérii přednášek, ve kterých popsal svou teorii obecné relativity. Poslední přednáška vyvrcholila jeho rovnicí, která nahradila Newtonův gravitační zákon. Tato teorie považovala za sobě rovné všechny pozorovatele, ne jen ty, kteří se pohybovali rovnoměrně přímočaře. V obecné relativitě už gravitace není síla, jako byla v Newtonově gravitačním zákoně, ale pouhý důsledek zprohýbaného časoprostoru. Teorie položila základy ke studiu kosmologie a dala vědcům nástroje k porozumění mnoha vlastností Vesmíru, z nichž mnoho bylo objeveno až po Einsteinově smrti. Obecná relativita se stala metodou, která zasáhla celou fyziku.
Teorie byla odvozena pomocí teoretických úvah a racionálních analýz a nebyla zprvu podepřena pokusy a pozorováním, takže vyvolávala u vědců skepticismus. Její rovnice ale umožňovaly předpovědi a jejich následné testování. Prvním velkým testem bylo měření ohybu paprsků ze vzdálených hvězd při průchodu okolo Slunce, které slouží jako gravitační čočka. Toto měření mohlo být provedeno jen během slunečního zatmění. Úkolu se zhostil Arthur Eddington a jeho měření teorii potvrdilo. 7. listopadu 1919 noviny The Times o potvrzení vydaly článek a od té doby se slavná Einsteinova teorie, která převrátila fyziku naruby, stala terčem všemožných testů. Obecná relativita zatím všemi testy prošla.
Mnoho fyziků ale stále nebylo o správnosti teorie přesvědčeno, jejich důvody se lišily. Někteří nesouhlasili s Einsteinovými interpretacemi experimentů, jiní jen prostě nemohli uvěřit, že svět bez absolutna nemůže existovat. Podle Einsteina zkrátka mnoho z nich neporozumělo použité matematice. Einsteinova veřejná sláva, která následovala po zmíněném zatmění, přinesla do řad jeho odpůrců nevoli, která přetrvala až do 30. let.
Einsteinův vztah ke kvantové fyzice byl také zajímavý. Byl prvním, dokonce i před Maxem Planckem, kdo udělal z kvantové teorie revoluční věc. Jeho myšlenka světelného kvanta zcela změnila klasické chápání fyziky. V roce 1909 na shromáždění fyziků Einstein řekl, že se musí najít cesta k pochopení vln a částic dohromady.
Na začátku 20. let se Einstein stal vedoucí postavou na známém semináři na Berlínské univerzitě, který se konal pravidelně každý týden. 30. března 1921 Einstein odjel do New Yorku přednášet o své nové teorii relativity. Ten samý rok mu byla udělena Nobelova cena za jeho práci. Ačkoli je nyní nejznámější pro svou relativitu, cenu dostal za jeho dřívější práci o fotoelektrickém jevu. V roce 1921 byla jeho relativita stále příliš sporná, než aby za ní mohl být odměněn. Proto se komise Švédské královské akademie věd dohodla, že méně kontroverzní starší práce je z politického hlediska lepší.
Kodaňská interpretace
V polovině dvacátých let, když byla původní kvantová teorie nahrazena novou kvantovou mechanikou, Einstein zavrhl kodaňskou interpretaci nových rovnic, protože se mu nelíbila pro její pravděpodobnostní a nenázorný přístup k fyzikálním jevům. Einstein souhlasil, že je tato teorie je nejlepší, kterou lidstvo mělo, ale hledal vysvětlení, které by bylo „ucelenější“, rozuměj deterministické. Věřil, že taková fyzika musí existovat, protože ho už dříve vedla k úspěchům s atomy, fotony a gravitací a nechtěl se této víry vzdát.
Einstein v roce 1926 napsal Maxu Bornovi: „Kvantová mechanika je jistě velkolepá. Ale vnitřní hlas mi říká, že to ještě není to pravé. Ta teorie vysvětluje mnohé, ale neposunuje nás ani o kousek blíž k Jeho tajemství. Jsem v každém případě přesvědčen, že On v kostky nehraje.“ Nebylo to odmítnutí pravděpodobnostních teorií, Einstein také dříve v pracech o Brownově pohybu a fotoelektřině využíval statistické analýzy. Už v článcích, které publikoval před zázračným rokem 1905, sám objevil Gibbsovy soubory. Ale nevěřil, že fyzikální realita se v základu chová náhodně.
Boseho-Einsteinova statistika
V roce 1924 Einstein dostal krátký článek mladého indického fyzika Boseho, v němž popisoval světlo jako plyn fotonů, a žádal Einsteina o pomoc při jeho publikaci. Einstein zjistil, že stejná statistika se dá použít na atomy a publikoval německy (tehdy lingua franca fyziky) psaný článek, ve kterém popsal Boseho model a vysvětlil jeho důsledky. Boseho-Einsteinova statistika popisuje jakýkoliv soubor těchto identických částic známých jako bosony. Einstein také pomáhal Erwinu Schrödingerovi při hledání kvantového Boltzmannova rozdělení modelující plyn pomocí směsi klasické a kvantové mechaniky. Einstein však poznal, že toto rozdělení není tak důležité jako Boseho-Einsteinův model, a odmítl se pod článek podepsat.
Pozdější léta
Einstein a jeho někdejší student Leó Szilárd v roce 1926 spoluvynalezli unikátní typ chladničky, nazývaný též Einsteinova chladnička. 11. listopadu 1930 ji tito dva vědci patentovali pod č. US1781541. Patent zahrnoval termodynamický cyklus chladící bez jakýchkoli pohybujících se součástek při konstatním tlaku a pouze spotřebovávající teplo. Chladící cyklus využíval čpavek, butan a vodu.
Když v roce 1933 Adolf Hitler získal moc, nenávist k Einsteinovi dosáhla nové úrovně. Byl nařčen národně-socialistickým režimem z tvoření „židovské fyziky“ proti „německé, árijské fyzice“. Nacisté (zmiňme laureáty Nobelových cen Johanna Starka a Philippa Lenarda) pokračovali v pokusech zdiskreditovat jeho teorie a politicky zakázat ty německé fyziky, kteří je vyučovali (jako třeba Werner Heisenberg). Einstein v té době již uprchl do USA, kde získal povolení k trvalému pobytu. Přijmul místo na nově založeném Institutu pro vyšší studia v Princetonu v New Jersey. V roce 1940 se stal americkým občanem, přestože si uchoval své švýcarské občanství.
Einstein strávil posledních 40 let svého života v pokusech sjednotit gravitaci a elektromagnetismus nějakým důvtipným poznáním kvantové mechaniky. Hledal klasické spojení těchto dvou základních sil.
Institut pro vyšší studia (Institute for Advanced Study)
Jeho práce v Institutu pro vyšší studia byla zaměřená na sjednocení fyzikálních zákonů, které nazýval Velkou sjednocující teorií. Einstein trávil svůj čas hledáním sjednocení fundamentálních sil. Pokoušel se vytvořit model, který by popisoval všechny síly jako různé projevy jedné jediné síly. Jeho pokus byl odsouzen k nezdaru už jen pro to, že silná a slabá interakce nebyly samostatně pochopeny až do začátku sedmdesátých let, 15 let po jeho smrti. Nicméně toto hledání zůstává ústředním problémem moderní fyziky a dnes ho ztělesňuje zejména teorie superstrun.
Zobecněná teorie
Nejprve Einstein začal tvořit zobecněnou teorii relativity s univerzálními zákony gravitace a elektromagnetické síly, aby demonstroval sjednocení a zjednodušení fundamentálních sil. V roce 1950 popsal svou práci v článku v časopise Scientific American. Postupoval s vírou v jediné statistické měření odchylky pro celý soubor fyzikálních zákonů a prošetřoval podobné vlastnosti elektromagnetických a gravitačních sil, například, že mají nekonečný dosah a dodržují zákon převrácených čtverců.
Einsteinova zobecněná teorie gravitace je univerzální matematické pojetí teorie pole. Pomocí logiky se snažil zredukovat různé jevy do těch, které jsou nám důvěrně známé. Zkoušel sjednotit gravitaci a elektromagnetismus způsobem, který také vedl k novému neotřelému porozumění kvantové mechanice.
Einstein předpokládal strukturu čtyřrozměrného časového kontinua vyjádřeného axiomy, které byly reprezentovány vektory s pěti složkami. Částice se v jeho výzkumu staly omezenou oblastí v prostoru, ve které byla síla pole nebo hustota energie obzvláště velká. Subatomární částice považoval za objekty vložené do sjednoceného pole, ovlivňující ho a existující jakožto podstatné součásti sjednoceného pole. Einstein také hledal přirozené zobecnění symetrických tenzorových polí, přičemž považoval za základní kombinaci dvou složek pole, nikoli jejich symetrické a antisymetrické části odděleně. Zkoumal způsob, jak vyjádřit rovnice, které chtěl odvodit z variačního principu.
Einstein se postupem času stával ve svém výzkumu více a více izolovaným a byl díky svému úsilí charakterizován jako „šílený vědec“. Jeho snahy o konstrukci sjednocené teorie obecné relativity a kvantové mechaniky byly zcela neúspěšné.
Poslední léta
V roce 1948 Einstein pracoval v komisi, která založila Židy podporovanou soukromou a na výzkum zaměřenou Brandeisovu univerzitu. V roce 1952 mu Izraelská vláda navrhla, aby se stal druhým izraelským prezidentem. Tuto nabídku odmítl. 30. března 1953 vydal revidovanou sjednocenou teorii pole.
Einstein zemřel v Princetonu 18. dubna 1955. Zanechal zobecněnou teorii gravitace nevyřešenou. Kremace jeho těla proběhla ještě tentýž den v Trentonu v New Jersey. Jeho popel byl rozptýlen na utajeném místě.
Jeho mozek se nicméně zachoval v nádobě Dr. Thomase Stolze Harveye, patologa, který prováděl pitvu Einsteina. Harvey na něm neshledal nic nenormálního, ale další analýzy v roce 1999 týmem na McMasterově Univerzitě odhalily, že jeho jedna část Einsteinovi chyběla a kvůli její kompenzaci byl Einsteinův temenní lalok o 15% větší než obyčejně bývá. Tato oblast mozku je zodpovědná za matematické myšlení, vizuálně prostorové vnímání a představy pohybu.
OSOBNOST
Albert Einstein byl respektovaný pro svou přátelskost zakořeněnou v jeho pacifismu. Byl skromný, co se jeho schopností týkalo a měl jasné názory na módu — například zmenšil svůj šatník natolik, aby se nemusel rozhodoval, co si vzít na sebe. Občas měl hravý smysl pro humor a vyžíval se v hraní na housle a plachtění. Byl také typickým „roztržitým profesorem“. Často zapomínal na každodenní věci, třeba klíče, a soustředil se tak mocně na řešení fyzikálních problémů, že nedbal na své okolí.
Náboženské názory
Einsteinův náboženský názor je většinou považován za deistický: věřil „v Boha, který se mu zjevuje v harmonii všeho, co existuje, ne v Boha, který řídí osud a činy lidí“. Einstein chtěl „vědět, jak Bůh stvořil svět“: poté, co byl tázán na náboženské otázky Martinem Buberem, Einstein zvolal „My fyzikové se jen snažíme obtáhnout čáry, které nakreslil On.“ A pokračoval „Buddhismus popisuje, co je v budoucnosti očekáváno ve vesmírném náboženství: Převýší osobního Boha, vyvaruje se dogmat a teologie; bude se zabývat jak přírodou, tak duchovnem, a bude založeno na posvátném smyslu a povstane ze zkušeností všech věcí, přírodních i duchovních, jako jejich smusluplné sjednocení.“ Svou víru pak shrnul takto: "Mé náboženství sestává z pokorného obdivu neomezeného vyššího ducha, který se odhaluje jako drobné detaily, které jsme schopni postřehnout svou chatrnou a vetchou myslí."
Politické názory a angažmá
Einstein se považoval za pacifistu a v pozdějších letech za socialistu. Jednou řekl: „Věřím, že Gándhího názory byly ty nejosvícenější z názorů všech politiků naší doby. Měli bychom se pokoušet dělat věci v jeho duchu: nepoužívat násilí v boji za naši věc, ale neúčastnit se ničeho, o čem si myslíme, že je zlé.“ Einsteinovy názory na další otázky včetně socialismu, McCarthyismu a rasismu byly totalitními režimy zatajovány, nebo selektivně využívány. Einstein byl spoluzakladatel liberální Německé demokratické strany.
Americká FBI měla složku o 1427 stranách o jeho aktivitách a doporučila, aby mu bylo zamezeno přistěhovat se do USA podle zákonu o vyloučení cizinců, a kromě jiného tvrdila, že Einstein „věří v, radí, chrání nebo učí doktrínu, která by dovolila, aby se nerušeně přikradla anarchie, která by vyústila ve vládu pouze podle jména.“
Einstein se stavěl proti tyranským formám vlády a z tohoto důvodu (a svému židovskému původu) byl i proti nacistickému režimu a uprchnul z Německa krátce po jeho nastolení. Původně podporoval konstrukci atomové bomby, aby zajistil, že Hitler ji nebude mít dříve, dokonce poslal ještě před válkou 2. srpna 1939 dopis prezidentovi Rooseveltovi (dopis byl spíše napsaný Leó Szilárdem), ve kterém ho povzbuzuje spustit program na vytvoření jaderné zbraně. Roosevelt pak ustanovil komisi, která měla vyšetřit, zda lze uran použít jako zbraň, která byla později nahrazena projektem Manhattan.
V padesátých letech protestoval také proti inscenovaným tzv. politickým procesům v totalitním Československu – mimo jiné se snažil zabránit justičním vraždám tehdejšího režimu, v telegramu zaslaném v červnu 1950 jeho představiteli Klementu Gottwaldovi: „Prosím Vás o nevykonání rozsudku vyneseného nad Miladou Horákovou, Závišem Kalandrou, Oldřichem Peclem a Janem Buchalem. Byli obětmi nacismu, vězni německých koncentračních táborů. Jsem hluboce přesvědčen, že si zaslouží žít.“
Po válce Einstein loboval za jaderné odzbrojení a světovou vládu: „Jestli vypukne třetí světová válka, ve čtvrté světové se bude bojovat kameny a klacky.“
Albert Einstein podporoval sionismus a židovské osídlení prastarého sídla judaismu a byl aktivní při zakládání Hebrejské univerzity v Jeruzalémě, která roku 1930 vydala svazek O sionismu: Proslovy a přednášky profesora Alberta Einsteina a které Einstein odkázal své dokumenty. Na druhou stranu, opovrhoval nacionalismem a vyjadřoval pochyby, zda je židovský stát nejlepším řešením. Původně si představoval, že budou Židé a Arabové žít spolu na stejné půdě. Několik let před smrtí mu Izrael nabídnul se stát jeho druhým prezidentem, ale Einstein to odmítl s tím, že postrádá nutné lidské vlastnosti.
Albert Einstein s Albertem Schweitzerem a Bertrandem Russellem bojoval proti jaderným testům a bombám. Spolu s mírovou skupinou Pugwash Conferences on Science and World Affairs a Bertrandem Russellem vydal Russelův-Einsteinův manifest a zorganizoval několik konferencí.
