van afstuderen tot het” wonderjaar ” van wetenschappelijke theorieën

na het afstuderen in 1900 werd Einstein geconfronteerd met een van de grootste crises in zijn leven. Omdat hij zelf geavanceerde vakken studeerde, sneed hij vaak lessen; dit leverde hem de vijandigheid op van sommige professoren, in het bijzonder Heinrich Weber. Helaas vroeg Einstein Weber om een aanbevelingsbrief. Einstein werd vervolgens afgewezen voor elke academische positie waarop hij solliciteerde. Hij schreef later,

ik zou het lang geleden gevonden hebben als Weber niet een oneerlijk spel met mij had gespeeld.Ondertussen verdiepte Einsteins relatie met Maric zich, maar zijn ouders verzetten zich fel tegen de relatie. Zijn moeder maakte vooral bezwaar tegen haar Servische achtergrond (Maric ‘ s familie was Oosters-Orthodox Christelijk). Einstein tartte zijn ouders echter en in januari 1902 kregen hij en Maric zelfs een kind, Lieserl, wiens lot onbekend is. (Er wordt algemeen gedacht dat ze stierf aan roodvonk of werd opgegeven voor adoptie.)

in 1902 bereikte Einstein misschien wel het dieptepunt in zijn leven. Hij kon niet trouwen met Maric en een gezin onderhouden zonder werk, en de zaak van zijn vader ging failliet. Wanhopig en werkloos, Einstein nam lage banen bijles aan kinderen, maar hij werd ontslagen van zelfs deze banen.Het keerpunt kwam later dat jaar, toen de vader van zijn levenslange vriend Marcel Grossmann hem kon aanbevelen voor een functie als klerk bij het Zwitserse octrooibureau in Bern. Rond die tijd, Einsteins vader werd ernstig ziek en, vlak voor hij stierf, gaf zijn zegen voor zijn zoon om te trouwen met Maric. Jarenlang, Einstein zou ervaren enorm verdriet te herinneren dat zijn vader was gestorven denken dat hij een mislukking.Met een klein maar stabiel inkomen voor het eerst voelde Einstein zich zelfverzekerd genoeg om met Maric te trouwen, wat hij deed op 6 januari 1903. Hun kinderen, Hans Albert en Eduard, werden respectievelijk in 1904 en 1910 in Bern geboren. Achteraf gezien was Einsteins baan bij het octrooibureau een zegen. Hij zou snel klaar met het analyseren van octrooiaanvragen, waardoor hij tijd om te dagdromen over de visie die hem had geobsedeerd sinds hij 16 was: wat zou er gebeuren als je Reed naast een lichtstraal? Tijdens zijn studie aan de Polytechnische school had hij Maxwell ‘ s vergelijkingen bestudeerd, die de aard van het licht beschrijven, en ontdekte hij een feit dat James Clerk Maxwell zelf niet kende, namelijk dat de snelheid van het licht hetzelfde blijft, hoe snel men ook beweegt. Dit is echter in strijd met Newton ’s bewegingswetten, omdat er geen absolute snelheid is in Isaac Newton’ s theorie. Dit inzicht bracht Einstein ertoe om het relativiteitsprincipe te formuleren: “de lichtsnelheid is een constante in elk traagheidsframe (constant bewegend frame).”

in 1905, vaak Einsteins” wonderjaar ” genoemd, publiceerde hij vier artikelen in de Annalen der Physik, die elk de loop van de moderne natuurkunde zouden veranderen.:

• 1. “Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt”, waarin Einstein de kwantumtheorie op licht toepaste om het foto-elektrisch effect te verklaren. Als licht voorkomt in kleine pakjes (later fotonen genoemd), dan moet het knock-out elektronen in een metaal op een precieze manier.
• 2. “Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen” (“over de beweging van kleine deeltjes die zweven in stationaire vloeistoffen vereist door de moleculair-kinetische theorie van warmte”), waarin Einstein het eerste experimentele bewijs van het bestaan van atomen bood. Door het analyseren van de beweging van kleine deeltjes in stilstaand water, Brownse beweging genoemd, kon hij de grootte van de storende atomen en het aantal Avogadro ‘ s berekenen (zie de wet van Avogadro).
• 3. “Zur Elektrodynamik bewegter Körper “(“over de elektrodynamica van bewegende lichamen”), waarin Einstein de wiskundige theorie van de speciale relativiteitstheorie uiteenzette.
• 4. “Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?”(“Hangt de traagheid van een lichaam af van zijn energie-inhoud?”), bijna als een bijzaak ingediend, waaruit bleek dat de relativiteitstheorie leidde tot de vergelijking E = mc2. Dit leverde het eerste mechanisme op om de energiebron van de zon en andere sterren te verklaren.

Einstein diende ook een paper in 1905 voor zijn doctoraat.Andere wetenschappers, in het bijzonder Henri Poincaré en Hendrik Lorentz, hadden stukken van de theorie van de speciale relativiteit, maar Einstein was de eerste die de hele theorie samenbracht en zich realiseerde dat het een universele natuurwet was, niet een vreemd verzinsel van beweging in de ether, zoals Poincaré en Lorentz dachten. (In een privébrief aan Mileva verwees Einstein naar” onze theorie”, wat sommigen ertoe heeft gebracht te speculeren dat zij een medeoprichter van de relativiteitstheorie was. Echter, Mileva had de natuurkunde verlaten na twee keer niet geslaagd voor haar afstudeerexamens, en er is geen verslag van haar betrokkenheid bij de ontwikkeling van relativiteit. In zijn paper uit 1905 noemt Einstein zijn gesprekken met Besso in het ontwikkelen van relativiteit.In de 19e eeuw waren er twee pijlers van de fysica: de bewegingswetten van Newton en de lichttheorie van Maxwell. Einstein was de enige die besefte dat ze in tegenspraak waren en dat een van hen moet vallen.