Vom Abschluss zum „Wunderjahr“ der wissenschaftlichen Theorien

Nach seinem Abschluss im Jahr 1900 stand Einstein vor einer der größten Krisen seines Lebens. Da er selbst fortgeschrittene Fächer studierte, schnitt er oft den Unterricht ab; Dies brachte ihm die Feindseligkeit einiger Professoren ein, vor allem Heinrich Weber. Leider bat Einstein Weber um ein Empfehlungsschreiben. Einstein wurde später für jede akademische Position abgelehnt, auf die er sich bewarb. Er schrieb später,

 Albert Einstein
Albert Einstein

Albert Einstein.

© Die Nobelstiftung, Stockholm

Ich hätte längst gefunden, wenn Weber nicht ein unehrliches Spiel mit mir gespielt hätte.

In der Zwischenzeit vertiefte sich Einsteins Beziehung zu Maric, aber seine Eltern widersetzten sich vehement der Beziehung. Seine Mutter widersprach insbesondere ihrem serbischen Hintergrund (Marics Familie war ostorthodoxer Christ). Einstein trotzte jedoch seinen Eltern, und im Januar 1902 bekamen er und Maric sogar ein Kind, Lieserl, dessen Schicksal unbekannt ist. (Es wird allgemein angenommen, dass sie an Scharlach starb oder zur Adoption freigegeben wurde.)

1902 erreichte Einstein den vielleicht tiefsten Punkt seines Lebens. Er konnte Maric nicht heiraten und eine Familie ohne Job ernähren, und das Geschäft seines Vaters ging bankrott. Verzweifelt und arbeitslos nahm Einstein niedrige Jobs an, um Kinder zu unterrichten, aber er wurde sogar von diesen Jobs gefeuert.

Der Wendepunkt kam später im Jahr, als der Vater seines lebenslangen Freundes Marcel Grossmann ihn für eine Stelle als Sachbearbeiter im Schweizerischen Patentamt in Bern empfehlen konnte. Ungefähr dann wurde Einsteins Vater schwer krank und gab kurz vor seinem Tod seinem Sohn den Segen, Maric zu heiraten. Jahrelang erlebte Einstein enorme Traurigkeit, als er sich daran erinnerte, dass sein Vater gestorben war und ihn für einen Versager hielt.

Mit einem kleinen, aber stetigen Einkommen zum ersten Mal fühlte sich Einstein zuversichtlich genug, Maric zu heiraten, was er am 6. Januar 1903 tat. Ihre Kinder Hans Albert und Eduard wurden 1904 bzw. 1910 in Bern geboren. Im Nachhinein war Einsteins Job beim Patentamt ein Segen. Er beendete schnell die Analyse von Patentanmeldungen und ließ ihm Zeit, über die Vision zu träumen, die ihn seit seinem 16. Lebensjahr besessen hatte: Was würde passieren, wenn Sie neben einem Lichtstrahl rennen würden? Während seiner Zeit an der polytechnischen Schule hatte er Maxwells Gleichungen studiert, die die Natur des Lichts beschreiben, und eine Tatsache entdeckt, die James Clerk Maxwell selbst unbekannt war — nämlich, dass die Lichtgeschwindigkeit gleich bleibt, egal wie schnell man sich bewegt. Dies verstößt jedoch gegen Newtons Bewegungsgesetze, da es in Isaac Newtons Theorie keine absolute Geschwindigkeit gibt. Diese Einsicht veranlasste Einstein, das Relativitätsprinzip zu formulieren: „Die Lichtgeschwindigkeit ist in jedem Trägheitsrahmen (sich ständig bewegenden Rahmen) konstant.“

Im Jahr 1905, oft als Einsteins „Wunderjahr“bezeichnet, veröffentlichte er vier Arbeiten in den Annalen der Physik, von denen jede den Verlauf der modernen Physik verändern würde:

  • 1. „Über einen die Erzeugung und Umwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“, in dem Einstein die Quantentheorie auf Licht anwandte, um den photoelektrischen Effekt zu erklären. Wenn Licht in winzigen Paketen (später Photonen genannt) auftritt, sollte es Elektronen in einem Metall präzise ausschalten.
  • 2. „Über die von der molekular-kinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhigen Flüssigkeiten suspendierten Teilen“, in der Einstein den ersten experimentellen Beweis für die Existenz von Atomen lieferte. Durch die Analyse der Bewegung winziger Teilchen, die in stillem Wasser suspendiert sind, die so genannte Brownsche Bewegung, konnte er die Größe der drängelnden Atome und die Avogadro-Zahl berechnen (siehe Avogadro-Gesetz).
  • 3. „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“, in dem Einstein die mathematische Theorie der speziellen Relativitätstheorie darlegte.
  • 4. „Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieverbrauch abhängig?“ („Hängt die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt ab?“), fast als nachträglicher Einfall vorgelegt, der zeigte, dass die Relativitätstheorie zur Gleichung E = mc2 führte. Dies lieferte den ersten Mechanismus, um die Energiequelle der Sonne und anderer Sterne zu erklären.

Einstein reichte 1905 auch eine Arbeit für seine Promotion ein.

Andere Wissenschaftler, insbesondere Henri Poincaré und Hendrik Lorentz, hatten Teile der speziellen Relativitätstheorie, aber Einstein war der erste, der die ganze Theorie zusammenstellte und erkannte, dass es sich um ein universelles Naturgesetz handelte, nicht um eine merkwürdige Erfindung der Bewegung im Äther, wie Poincaré und Lorentz gedacht hatten. (In einem privaten Brief an Mileva bezog sich Einstein auf „unsere Theorie“, was einige zu Spekulationen veranlasst hat, dass sie eine Mitbegründerin der Relativitätstheorie war. Mileva hatte die Physik jedoch aufgegeben, nachdem sie zweimal ihre Abschlussprüfungen nicht bestanden hatte, und es gibt keine Aufzeichnungen über ihre Beteiligung an der Entwicklung der Relativitätstheorie. Tatsächlich schreibt Einstein in seiner Arbeit von 1905 nur seine Gespräche mit Besso bei der Entwicklung der Relativitätstheorie zu.)

Im 19.Jahrhundert gab es zwei Säulen der Physik: Newtons Bewegungsgesetze und Maxwells Lichttheorie. Einstein war allein in der Erkenntnis, dass sie im Widerspruch standen und dass einer von ihnen fallen musste.



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