Albert Einstein

Albert Einstein (geboren am 14. März 1879 in Ulm, Königreich Württemberg; gestorben am 18. April 1955 in Princeton, New Jersey) war ein deutscher theoretischer Physiker, der als einer der einflussreichsten Wissenschaftler der Geschichte und als einer der bedeutendsten Physiker aller Zeiten gilt. Er entwickelte die Relativitätstheorie, die das menschliche Verständnis von Raum, Zeit, Gravitation und dem Universum revolutionierte, und leistete grundlegende Beiträge zur Entwicklung der Quantentheorie. Für seine Erklärung des fotoelektrischen Effekts erhielt er den Nobelpreis für Physik des Jahres 1921 – ein Ergebnis, das sich als entscheidend für die Begründung der Quantennatur des Lichts erwies. Jenseits seiner wissenschaftlichen Leistungen wurde Einstein ein Intellektueller von globalem Rang, bekannt für sein Eintreten für Pazifismus, Bürgerrechte und den Zionismus sowie für seine Rolle bei der Warnung der Vereinigten Staaten vor der Möglichkeit von Kernwaffen im Zweiten Weltkrieg.

Frühes Leben und Ausbildung

Albert Einstein wurde am 14. März 1879 in Ulm im Deutschen Kaiserreich als Sohn des Ingenieurs und Kaufmanns Hermann Einstein und seiner Frau Pauline, geborene Koch, geboren. Ein Jahr nach seiner Geburt zog die Familie nach München, wo der Vater gemeinsam mit seinem Bruder ein Unternehmen zur Herstellung elektrotechnischer Geräte gründete. Als Kind zeigte Einstein nach überlieferter Darstellung schon früh eine ausgeprägte Faszination für Naturphänomene; einer populären Anekdote zufolge weckte ein Kompass, den er im Alter von fünf Jahren geschenkt bekam, seine Neugier auf unsichtbare Kräfte.

Einsteins formale Ausbildung begann in München, doch er litt unter dem starren, autoritären Stil des deutschen Schulwesens. Als die Familie 1894 nach dem Scheitern des väterlichen Geschäfts nach Italien übersiedelte, verließ Einstein das Luitpold-Gymnasium ohne Abschluss und folgte seinen Eltern nach Pavia. 1895 bewarb sich der Sechzehnjährige um eine direkte Aufnahme am Eidgenössischen Polytechnikum (der späteren ETH Zürich), scheiterte jedoch an der allgemeinen Aufnahmeprüfung – wenngleich er herausragende Ergebnisse in Mathematik und Physik erzielte. Auf Rat des Rektors holte er in Aarau in der Schweiz seine schulische Ausbildung ab und immatrikulierte sich 1896 am Polytechnikum, wo er eine Ausbildung zum Lehrer für Mathematik und Physik durchlief.

Einstein schloss sein Studium 1900 mit dem Diplom ab, konnte jedoch zunächst keine akademische Stelle finden. 1902 erhielt er, vermittelt durch den Vater eines Freundes, eine Anstellung als technischer Sachverständiger am Schweizer Patentamt in Bern. Diese Position, die er später als „jenes weltliche Kloster, in dem ich meine schönsten Ideen ausgebrütet habe" bezeichnete, verschaffte ihm finanzielle Sicherheit und vor allem ausreichend Zeit für seine theoretisch-physikalischen Arbeiten. Seinen Doktorgrad erwarb er 1905 an der Universität Zürich.

Das Wunderjahr 1905

Das Jahr 1905, häufig als Einsteins annus mirabilis oder „Wunderjahr" bezeichnet, sah die Veröffentlichung von vier Arbeiten in den Annalen der Physik, von denen jede den Lauf der Physik grundlegend veränderte:

• Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt postulierte, dass Licht aus diskreten Energiequanten (den später so genannten Photonen) besteht, lieferte eine theoretische Erklärung des fotoelektrischen Effekts und stellte die damals vorherrschende Wellentheorie des Lichts in Frage. Diese Arbeit wurde zu einem der Fundamente der Quantentheorie und bildete die Hauptgrundlage für die Verleihung des Nobelpreises.
• Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen lieferte eine theoretische Deutung der Brownschen Bewegung und zeigte, dass die ungeordnete Bewegung mikroskopischer Teilchen in einer Flüssigkeit durch die statistische Wirkung der Moleküle erklärt werden kann. Die spätere experimentelle Bestätigung durch Jean Perrin trug wesentlich dazu bei, die physikalische Realität der Atome zu etablieren.
• Zur Elektrodynamik bewegter Körper entwarf die spezielle Relativitätstheorie, wonach die physikalischen Gesetze für alle Beobachter in gleichförmiger Bewegung dieselben sind und die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum unabhängig von der Bewegung der Quelle konstant ist. Die Theorie beseitigte die Notwendigkeit des hypothetischen Lichtäthers und zeigte, dass Raum- und Zeitmessungen vom Bezugssystem des Beobachters abhängen.
• Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? leitete die wohl berühmteste Formel der Welt her, E = mc², und begründete die Äquivalenz von Masse und Energie.

Akademische Laufbahn und die allgemeine Relativitätstheorie

Nach der Anerkennung seiner frühen Arbeiten erhielt Einstein akademische Stellen: 1908 wurde er Privatdozent an der Universität Bern, 1909 Professor an der Universität Zürich; anschließend folgten Lehrstühle an der deutschen Karl-Ferdinands-Universität in Prag (1911) und an der ETH Zürich (1912). 1914 wurde er zum Direktor des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Physik und zum Professor an der Universität Berlin ernannt – Positionen, die er bis 1933 innehatte.

Von etwa 1907 bis 1915 arbeitete Einstein an der Erweiterung der Relativitätstheorie auf ungleichförmige, beschleunigte Bewegungen. Diese Bemühungen gipfelten in der im November 1915 vollendeten allgemeinen Relativitätstheorie, welche die Gravitation nicht mehr als Kraft, sondern als Krümmung der Raumzeit deutet, die durch die Anwesenheit von Masse und Energie verursacht wird. Die Theorie erklärte eine bis dahin unerklärliche Anomalie in der Perihelbewegung des Planeten Merkur und sagte Phänomene wie die Ablenkung von Licht durch massereiche Körper, die gravitative Zeitdilatation und Gravitationswellen voraus.

Der internationale Durchbruch gelang der allgemeinen Relativitätstheorie im Jahr 1919, als der britische Astronom Arthur Eddington Expeditionen zur Beobachtung einer Sonnenfinsternis leitete und berichtete, dass Sternenlicht in Sonnennähe um ungefähr den von Einstein vorhergesagten Betrag abgelenkt worden sei. Schlagzeilen auf der ganzen Welt verkündeten die Bestätigung, und Einstein wurde über Nacht weltberühmt – der erste Wissenschaftler, der allein durch theoretische Arbeit den Status einer globalen öffentlichen Figur erlangte.

Beiträge zur Quantentheorie

Obwohl Einstein vor allem mit der Relativitätstheorie in Verbindung gebracht wird, war er eine zentrale Gestalt in der frühen Entwicklung der Quantenmechanik. Seine Lichtquantenhypothese von 1905 dehnte Max Plancks Idee der quantisierten Energie auf die elektromagnetische Strahlung selbst aus. In den Jahren 1916/1917 entwickelte er die Theorie der induzierten Emission – das physikalische Grundprinzip des Lasers –, und seine Arbeiten zur spontanen und zur induzierten Strahlung trugen wesentlich zur Quantentheorie des Lichts bei. Im Jahr 1924 sagte er, aufbauend auf Arbeiten des indischen Physikers Satyendra Nath Bose, das Bose-Einstein-Kondensat voraus, einen neuen Materiezustand bei extrem tiefen Temperaturen, der 1995 erstmals experimentell hergestellt wurde.

Dennoch blieb Einstein von den Implikationen der ausgereiften Quantentheorie der 1920er Jahre zutiefst beunruhigt, insbesondere von deren Wahrscheinlichkeitsdeutung und dem Phänomen der Quantenverschränkung. Sein berühmter Einwand, Gott würfle nicht mit dem Universum, brachte seine philosophischen Vorbehalte zum Ausdruck. 1935 veröffentlichte er zusammen