Einstein ble født 14. mars 1879 i byen Ulm i Syd-Tyskland. Einstein fikk i 1901 stilling som saksbehandler i Bern kontoret til Det sveitsiske patentbyrå, som han beholdt til 1909. Dette var en enormt skapende periode i Einsteins liv.
Einstein ble født 14. mars 1879 i byen Ulm i Syd-Tyskland. Einstein fikk i 1901 stilling som saksbehandler i Bern kontoret til Det sveitsiske patentbyrå, som han beholdt til 1909. Dette var en enormt skapende periode i Einsteins liv.
Da Einstein var 16 år, hadde han gjort seg følgende tanker: Hva ville jeg se dersom jeg kunne bevege meg sammen med en lysbølge? Jeg ville ha observert et "fastfrosset" elektromagnetisk felt som varierer periodisk i rommet. Noe slikt synes imidlertid ikke å eksistere; det har aldri vært observert, og Maxwells elektromagnetiske likninger har ingen løsninger som beskriver et slikt fastfrosset bølgemønster i rommet. "Det ble da intuitivt klart for meg," skriver Einstein i sin selvbiografi, "at sett av en observatør som beveger seg, skulle alle fysiske fenomener skje ifølge de samme fysiske lover som for en observatør i ro på jorden." Denne tanken forble viktig for Einstein og munnet ti år senere ut i den spesielle relativitetsteorien.
Året 1905 var Einsteins mirakelår. Han presenterte fire betydningsfulle arbeider dette året, hvorav tre var epokegjørende. I det første arbeidet gikk Einstein videre med ideen til Max Planck om at energien til lyset er delt opp i lyspartikler kalt fotoner. Energien til fotonene er bestemt av fargen på lyset. Teorien til Einstein kunne forklare fenomenet som kalles foto-elektrisk effekt: det at man kan produsere elektrisk strøm ved å sende lys mot et metall. I 1921 fikk Einstein nobelprisen i fysikk for dette arbeidet.
I et annet arbeid fra 1905 diskuterte Einstein såkalte brownske bevegelser. Det er tilfeldige bevegelser av mikroskopisk små partikler i en væske. Han ga her en matematisk analyse av hvordan slike partikler vil oppføre seg under påvirkning av en rekke støt fra molekyler i vesken. Denne betraktningen gir et solid fysisk bevis for at molekyler er reelle objekter, noe som ikke var helt opplagt for 100 år siden.
Allerede tidlig på 1600-tallet innså Galilei at ingen mekaniske eksperimenter i et laboratorium kan brukes til å måle laboratoriets hastighet. Alle laboratorier med konstant fart er likeverdige uansett hvor raskt de beveger seg. Dette kalles i dag for mekanikkens relativitetsprinsipp. Einsteins tanke fra 16-årsalderen innebar en utvidelse av mekanikkens relativitetsprinsipp til å omfatte optiske og elektromagnetiske fenomener. I 1905 tok Einstein den fulle konsekvensen av dette. Han konstruerte en ny bevegelseslære basert på at relativitetsprinsippet må gjelde for alle fenomener. Han antok også at lyshastigheten er like stor i alle retninger uansett hvordan lyskilden beveger seg. Teorien kalles den spesielle relativitetsteorien fordi relativitetsprinsippet her kun omfatter bevegelse med konstant fart.
I et tredje arbeid fra 1905 utledet Einstein den kanskje mest betydningsfulle konsekvens av relativitetsteorien. Han viste at et legeme med masse m har energi E=mc2, der c er lyshastigheten. Hvis et milligram masse blir gjort om til energi, får man nok energi til å dekke energiforbruket i et vanlig norsk hjem i et helt år.
I november 1907 fikk Einstein hva han kaller "den lykkeligste tanken i mitt liv". I en forelesning i Kyoto i desember 1923 fortalte Einstein: "Plutselig kom jeg på en tanke da jeg satt i en stol i patenkontoret i Bern: 'Hvis en person faller fritt, vil han ikke føle sin egen vekt. Jeg ble helt oppjaget. Denne enkle tanken gjorde et dypt inntrykk på meg. Den drev meg mot en gravitasjonsteori."
Allerede i en artikkel fra 1907 nevnte Einstein to nye effekter som forutsies av en relativistisk gravitasjonsteori. Den ene er at lysets frekvens øker når det beveger seg nedover i et gravitasjonsfelt og avtar når det beveger seg oppover. Den andre er at lys avbøyes i et gravitasjonsfelt. Det tok Einstein ytterligere åtte år å utarbeide den relativistiske gravitasjons-teorien. Høsten arbeidet Einstein som besatt med den nye teorien og var periodevis temmelig utslitt. Endelig, 25. november 1915, kunne han presentere den versjonen av likningene som er blitt stående. De kalles Einsteins feltlikninger. Den generelle relativitetsteorien var nå fullført.
Øyvind Grøn, Fysisk institutt, UiO