Geschichte & Kultur

Das Leben und die Leistungen von Albert Einstein

Der legendäre Wissenschaftler Albert Einstein (1879 – 1955) erlangte 1919 erstmals weltweite Bekanntheit, nachdem britische Astronomen Vorhersagen über Einsteins allgemeine Relativitätstheorie durch Messungen während einer totalen Sonnenfinsternis überprüft hatten. Einsteins Theorien erweiterten die universellen Gesetze, die der Physiker Isaac Newton im späten 17. Jahrhundert formuliert hatte.

Vor E=MC2

Einstein wurde 1879 in Deutschland geboren. Als er aufwuchs, genoss er klassische Musik und spielte Geige. Eine Geschichte, die Einstein gern über seine Kindheit erzählte, war, als er auf einen Magnetkompass stieß. Der unveränderliche Schwung der Nadel nach Norden, der von einer unsichtbaren Kraft geleitet wurde, beeindruckte ihn als Kind zutiefst. Der Kompass überzeugte ihn, dass „etwas hinter Dingen sein muss, etwas tief Verborgenes“.

Schon als kleiner Junge war Einstein autark und nachdenklich. Einem Bericht zufolge war er ein langsamer Redner, der oft innehielt, um zu überlegen, was er als nächstes sagen würde. Seine Schwester erzählte von der Konzentration und Ausdauer, mit der er Kartenhäuser bauen würde.

Einsteins erste Aufgabe war die des Patentanwalts. 1933 trat er in die Belegschaft des neu geschaffenen Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, ein. Er akzeptierte diese Position fürs Leben und lebte dort bis zu seinem Tod. Einstein ist den meisten Menschen wahrscheinlich für seine mathematische Gleichung über die Natur der Energie bekannt, E=MC2.

E=MC2, Licht und Wärme

Die Formel E=MC2 ist wahrscheinlich die bekannteste Berechnung aus Einsteins spezieller Relativitätstheorie. Die Formel besagt grundsätzlich, dass Energie (E) gleich Masse (m) mal Lichtgeschwindigkeit (c) im Quadrat (2) ist. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass Masse nur eine Energieform ist. Da die Lichtgeschwindigkeit im Quadrat eine enorme Zahl ist, kann eine kleine Menge an Masse in eine phänomenale Menge an Energie umgewandelt werden. Oder wenn viel Energie zur Verfügung steht, kann etwas Energie in Masse umgewandelt und ein neues Teilchen erzeugt werden. Kernreaktoren funktionieren zum Beispiel, weil Kernreaktionen kleine Massenmengen in große Energiemengen umwandeln.

Einstein schrieb eine Arbeit, die auf dem neuen Verständnis der Struktur des Lichts basiert. Er argumentierte, dass Licht so wirken kann, als ob es aus diskreten, unabhängigen Energieteilchen besteht, die den Teilchen eines Gases ähnlich sind. Einige Jahre zuvor hatte Max Plancks Arbeit den ersten Hinweis auf diskrete Teilchen in der Energie enthalten. Einstein ging jedoch weit darüber hinaus und sein revolutionärer Vorschlag schien der allgemein anerkannten Theorie zu widersprechen, dass Licht aus sanft oszillierenden elektromagnetischen Wellen besteht. Einstein zeigte, dass Lichtquanten, wie er die Energieteilchen nannte, helfen könnten, Phänomene zu erklären, die von experimentellen Physikern untersucht werden. Zum Beispiel erklärte er, wie Licht Elektronen von Metallen ausstößt.

Während es eine bekannte kinetische Energietheorie gab, die Wärme als einen Effekt der unaufhörlichen Bewegung von Atomen erklärte, war es Einstein, der einen Weg vorschlug, die Theorie einem neuen und entscheidenden experimentellen Test zu unterziehen. Wenn winzige, aber sichtbare Partikel in einer Flüssigkeit suspendiert wären, sollte der unregelmäßige Beschuss durch die unsichtbaren Atome der Flüssigkeit dazu führen, dass sich die suspendierten Partikel in einem zufälligen Jittermuster bewegen. Dies sollte durch ein Mikroskop beobachtbar sein. Wenn die vorhergesagte Bewegung nicht gesehen wird, wäre die gesamte kinetische Theorie in großer Gefahr. Ein solcher zufälliger Tanz mikroskopischer Partikel war jedoch längst beobachtet worden. Mit der im Detail demonstrierten Bewegung hatte Einstein die kinetische Theorie verstärkt und ein leistungsfähiges neues Werkzeug zur Untersuchung der Bewegung von Atomen geschaffen.

 

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