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Ab 1905, dem Jahr seiner Promotion in den 1920er Jahren, machte Albert Einstein eine Reihe von Entdeckungen und Formulierungen, die das Verständnis der Menschheit von Zeit, Materie und den Grundlagen der Realität grundlegend veränderten. Obwohl Einstein seine späteren Jahrzehnte dem politischen Aktivismus widmete, verschaffte ihm sein bemerkenswerter wissenschaftlicher Durchbruch einen dauerhaften Platz in den Annalen der Geschichte und brachte die Entwicklung völlig neuer Forschungsfelder hervor.
Die berühmte Formulierung
Die wohl bekannteste und bekannteste wissenschaftliche Formel aller Zeiten, E = mc ^ 2, erschien 1905 in Einsteins „Special Theory of Relativity“ (Spezielle Relativitätstheorie). Die Formel zeigt, wie die Masse eines Objekts aus der Division seiner kinetischen Energie durch das Quadrat entsteht der Lichtgeschwindigkeit. Die bahnbrechende Schlussfolgerung der Formel präsentiert Energie und Masse als austauschbare Einheiten und vereint drei scheinbar unterschiedliche natürliche Elemente. Die Gleichung hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Energiequellen und zeigt, wie der Druck und die Wärme im Herzen der Sonne Masse direkt in Energie umwandeln.
Generelle Relativität
Einsteins 1915 veröffentlichte "Allgemeine Relativitätstheorie" knüpfte an die "Spezielle Relativitätstheorie" an. Der zugrunde liegende Begriff der Allgemeinen Relativitätstheorie entwickelt sich aus der Einbeziehung der Beschleunigung in die vorherige Theorie. Der bedeutendste Aspekt der Allgemeinen Relativitätstheorie beschreibt die Verzerrung, die diese Verzerrung verursacht Massive Objekte rendern auf Raumzeit. Diese Verzerrung zieht kleinere Objekte auf größere zu, was die Existenz der Schwerkraft erklärt. Die Darstellung der Raumzeit als formbar bedeutet, dass die Zeit selbst keine Konstante ist.Einsteins allgemeine Relativitätstheorie wurde durch beobachtete Phänomene wie Gravitationslinsen und Änderungen in der Merkurbahn bestätigt. Die allgemeine Relativitätstheorie enthält auch die ersten Implikationen der Dunklen Materie. Ein Fehler, den Einstein und sein Kollege Willem de Sitter bemerkten, trug zur Entdeckung der Dunklen Materie bei Jan Oorts Beobachtungen von Sternbewegungen bei.
Die absolute Natur des Lichts
Einsteins Relativitätstheorien beruhen zu einem großen Teil auf seiner Vorstellung von der Lichtgeschwindigkeit als einem Absoluten. Zuvor galt nach konventionellem Wissen Raum und Zeit als das absolute Fundament der Physik. Einstein vertrat die Auffassung, dass die Lichtgeschwindigkeit unter allen Bedingungen, auch im Vakuum, gleich bleibt und sich niemals erhöhen kann. Zum Beispiel würde ein Objekt, das mit Lichtgeschwindigkeit von einem Fahrzeug geschleudert wird, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt, nicht am Fahrzeug vorbeifahren. Einstein präsentierte Licht auch als Ansammlung von Partikeln anstatt als Welle. Diese Theorie, die Einstein 1921 den Nobelpreis für Physik einbrachte, trug zur Entwicklung der Quantenphysik bei.
Andere wichtige Erfolge
In einem Artikel von 1905 stellte Einstein eine Gleichung vor, die die zufälligen Bewegungen von Partikeln, die als Brown'sche Bewegung bekannt sind, als Folge von Einschlägen auf bislang unbekannte Moleküle erklärte, die die Grundlage für die Partikeltheorie bildeten. 1910 veröffentlichte Einstein einen Aufsatz über kritische Opaleszenz, der das Phänomen der Lichtstreuung erklärt, die dem Himmel seine Farbe verleiht. 1924 zog Einstein aus Satyendra Boses Theorie Implikationen für die Zusammensetzung des Lichts, um die Struktur der Atome zu erklären. Die sogenannte Bose-Einstein-Statistik gibt nun einen Einblick in die Anordnung von Bosonpartikeln.