بیوگرافی آلبرت اینشتین، پایه‌گذار فیزیک مدرن و خالق نظریه نسبیت

آلبرت اینشتین، فیزیک‌دان نظری آلمانی و خالق نظریه‌ی نسبیت بود. او یکی از ستون‌های فیزیک مدرن و مکانیک کوانتوم به حساب می‌آید و با توسعه‌ی فرمول مشهور رابطه‌ی جرم و انرژی (E=mc2) نام خود را در تاریخ علم ثبت کرد. اینشتین در سال ۱۹۲۱ به خاطر فعالیت‌های گسترده در فیزیک نظری و خصوصا کشف قانون اثر فتوالکتریک، جایزه‌ی نوبل فیزیک دریافت کرد. قانون اثر فتوالکتریک یکی از پایه‌های نظریه‌ی کوانتوم شد.

یکی از معروف‌ترین پرتره‌های ثبت‌شده از آلبرت اینشتین

مشهورترین فیزیک‌دان قرن بیستم بیش از ۳۰۰ مقاله‌ی علمی منتشر کرد و در کنار آن‌ها، مقالاتی متنوع نیز چاپ کرد که تعدادشان به حدود ۱۵۰ عدد می‌رسد. مطالعات و دستاوردهای این دانشمند آلمانی به حدی بوده که لقب نابغه در طول تاریخ همیشه یادآور نام او است. اینشتین در سال‌های پایانی عمر در مؤسسه‌ی تحقیقات پیشرفته در پرینستون نیوجرسی مشغول به فعالیت و تحقیق بود و در سال ۱۹۵۵ از دنیا رفت.

آلبرت انیشتین در ۱۴ مارس سال ۱۸۷۹ در شهر اولم ایالت بادن ووتمبرگ در جنوب غربی آلمان متولد شد. او در خانواده‌ای یهودی به دنیا آمد. پدرش هرمان اینیشتین، یک فروشنده بود که بعدها یک کارگاه تولیدی را اداره می‌کرد. مادرش، پالین کوخ نام داشت و خانه‌دار بود. اینشتین تنها یک خواهر به نام ماریا داشت که دو سال بعد از او به دنیا آمد.

یکی دیگر از اتفاقات تأثیرگذار در سنین کودکی و نوجوانی اینشتین، آشنایی با یک دانشجوی علوم پزشکی به نام مکی تالموند بود. تالموند، آلبرت جوان را با کتاب‌های ریاضیات و فلسفه‌ی پیشرفته آشنا کرد. یکی از این کتاب‌ها، مجموعه‌ی علوم فیزیک برای کودکان بود که توسط آرون برنشتین نگاشته شد. نویسنده‌ی این کتاب برای توضیح امواج الکتریسیته، از تشبیه سوار شدن بر آن‌ها استفاده کرده بود. همین موضوع، اینشتین را برای ۱۰ سال بعدی زندگی به فکر فرو برد. او در این فکر بود که امواج نور در حرکت به چه شکل خواهند بود؟ آلبرت در همان سنین نوجوانی درک می‌کرد که نور در صورت حرکت به‌صورت موجی، باید تأثیری ثابت و بدون حرکت داشته باشد؛ در صورتی که نور ثابت تا آن زمان کشف نشده بود.

اینشتین در سنین کودکی

دوران تحصیل آلبرت به خاطر شکست‌‌های متعدد پدرش در تجارت، همواره با فراز و نشیب همراه بود. هرمان اینشتین مجبور شد برای ادامه‌ی کسب‌وکار در سال ۱۸۹۴ به همراه خانواده به میلان برود. او آلبرت را در سن ۱۶ سالگی در پانسیونی در مونیخ تنها گذاشت. زندگی تنها و ترس از خدمت سربازی، اینشتین را مجبور به فرار از مونیخ و پیوستن به پدر و مادرش در میلان کرد. والدین آلبرت از اقدام او متعجب بودند و متوجه خطرات ترک مدرسه و تربیت شدن پسری بدون مهارت کاری بودند.

به هر حال شانس در ادامه‌ی زندگی با اینشتین همراه بود و او توانست در دانشکده ی پلی‌تکنیک فدرال سوئیس پذیرفته شود. شرط پذیرفته شدن او بدون داشتن مدرک دیپلم دبیرستان، قبولی در امتحانات ورودی بود. آلبرت در امتحانات ریاضی و فیزیک نمره‌ی ممتاز را کسب کرد؛ اما در زبان فرانسه، شیمی و زیست‌شناسی بسیار ضعیف بود. در نهایت به خاطر نمرات عالی در ریاضی و فیزیک، او به شرط ادامه‌ی تحصیلات علوم پایه، در دانشکده‌ی پلی‌تکنیک پذیرفته شد.

دانشکده پلی تکنیک زوریخ

انیشتین از دوران زندگی در زوریخ به‌عنوان شادترین دوران زندگی‌اش یاد کرده است. او همکلاسی‌هایی در زوریخ داشت که بعدها به بهترین دوستانش تبدیل شدند.

اینشتین در سال ۱۹۰۰ از دانشگاه فارغ‌التحصیل و با یکی از بزرگ‌ترین بحران‌های زندگی‌اش روبه‌رو شد. او همیشه به خاطر مطالعات فوق برنامه، از شرکت در کلاس‌های دانشگاه طفره می‌رفت. به همین دلیل، اساتید آلبرت و خصوصا هاینریش وبر، علاقه‌ی چندانی به او نداشتند. بروز این مشکلات، باعث شد اینشتین نتواند توصیه‌نامه‌ای از اساتید دریافت کند و در نهایت موفق به یافتن هیچ شغل دانشگاهی نشد.

در ماه‌های پایانی سال ۱۹۰۲، پدر یکی از دوستان اینشتین، شغلی به‌عنوان منشی و دستیار در شرکت ثبت پتنت برن برای او پیدا کرد. درآمد کم اما ثابت این شغل، اعتمادبه‌نفس کامل برای ازدواج با ماریچ را به اینشتین داد. ازدواج آن‌ها به‌صورت رسمی در ششم ژانویه‌ی ۱۹۰۳ انجام شد و فرزندان این زوج، یعنی هانس آلبرت و ادوارد در سال های ۱۹۰۴ و ۱۹۱۰ در برن متولد شدند. مهارت اینشتین در دفتر ثبت پتنت به حدی بود که او توانایی بررسی سریع پتنت ها را پیدا کرد و زمان اضافه برای کارهای شخصی داشت. او در زمان استراحت، به تفکر در مورد چالش دوران کودکی‌اش یعنی شکل حرکت نور می‌پرداخت.

آلبرت اینشتین در حال تدریس

او در دوران دانشگاه با فرمول‌های جیمز مکسول در مورد سرعت نور آشنا شده بود و این محاسبات را با مبانی فیزیک نیوتن مقایسه می‌کرد. آلبرت معتقد بود که فرمول‌های حاضر، توانایی توصیف کامل حرکت نور را ندارند. مطالعات او در این زمان پایه‌های تدوین نظریه‌ی نسبیت را شکل داد.

بسیاری از مورخان، ۱۹۰۵ را سال معجزه‌ی اینشتین می‌دانند. او در این سال چهار مقاله‌ی علمی در مجله‌ی Annalen der Physik منتشر کرد که پایه‌های فیزیک مدرن را شکل دادند. مقاله‌ی اول در مورد تولید و تغییرات نور بود. او در این مقاله، نظریه‌ی کوانتوم را برای نور تشریح کرد و عنوان کرد که در صورت حرکت نور در بسته‌های کوچک (که بعدا فوتون نامیده شدند)، برخورد آن با فلزات موجب حرکت دقیق الکترون‌ها خواهد شد.

چهارمین مقاله‌ی تاریخی انیشتین در این سال، به بررسی تأثیر انرژی اجسام بر اینرسی حرکت آن‌ها می‌پرداخت. این مقاله با بررسی عمیق‌تر نظریه‌ی نسبیت، فرمول مشهور E=mc2 را متولد کرد. این فرمول اولین ابزارها برای توضیح انرژی، منیع خورشید و دیگر ستاره‌ها را فراهم کرد. علاوه بر موارد گفته‌شده، اینشتین مقاله‌ی دکترای خود را نیز در این سال تدوین کرد.

اینشتین در میان دانشمندان مشهور قرن بیستم

نکته‌ی مهم در مورد نظریه‌ی نسبیت اینشتین و یافته‌های او این است که او به‌عنوان اولین دانشمند، این نظریات را به‌عنوان قانونی در طبیعت عنوان کرد. دانشمندان دیگر هنری پونکاره و هندریک لونتز، تاحدودی نظریه‌ی نسبیت خاص را توضیح داده بودند؛ اما هیچ‌گاه آن را به‌عنوان نظریه‌ای جامع نمی‌شناختند. اینشتین همیشه در نامه‌های خود به همسرش، از نظریه‌ی نسبیت به‌عنوان «نظریه‌ی ما» یاد می‌کرد و معتقد بود میلوا نقش مهمی در تدوین این نظریه داشته است. از طرفی میلوا پس از دو بار رد شدن در امتحانات فارغ‌التحصیلی فیزیک، علاقه‌ای به این علم نشان نمی‌داد و شواهدی از همکاری او در کشف این نظریه وجود ندارد.

یکی از مواردی که اینشتین را به‌عنوان پایه‌ی علم فیزیک مدرن مشهور کرد، توجه او به تناقض کامل نظریه‌های مکسول و نیوتن بود. در قرن ۱۹، نظریه‌‌ی حرکت نیوتن و نظریه‌ی نور مکسول به‌عنوان پایه‌های علم فیزیک شناخته می‌شدند و تنها اینشتین، متوجه تناقض آن‌ها شد. او عقیده داشت که یکی از این نظریه‌ها باید حذف شوند.

البته موفقیت‌های اینشتین در موضوعات علمی، زندگی شخصی او را دچار مشکلات جدی کرد. این مشکلات تا جایی پیش رفت که اینشتین به رابطه‌ی مخفیانه با دخترخاله‌ی خود یعنی السا لاونثال روی بیاورد و در سال ۱۹۱۹ به‌طور کامل از میلوا جدا شود.

یکی از چالش‌های اینشتین در میان سال‌های ۱۹۰۵ تا ۱۹۱۵، بررسی ایرادات نظریه‌ی خودش بود. او در نظریه‌ی اولیه اشاره‌ای به جاذبه یا شتاب نداشت. در این میان، دوست صمیمی او یعنی پائول ارنفست، پدیده‌‌ای جالب را کشف کرد. او عنوان کرد که حاشیه‌های یک دیسک چرخان، سرعتی بیشتر از نواحی نزدیک به مرکز دارند. این یافته، نظریه‌ی هندسه‌ی اقلیدسی را برای دیسک‌های دوار نقض می‌کرد. پرداختن به این نظریه و ترکیب آن با نظریات گرانش نیوتن، اینشتین را به کشف پدیده‌ی خمیدگی زمان-فضا نزدیک کرد.

اینشتین پس از دریافت جایزه‌ی نوبل

در نوامبر سال ۱۹۱۵، نظریه‌ی نسبیت عام توسط اینشتین تألیف شد. او از این نظریه به‌عنوان باارزش‌ترین اثر خود یاد می‌کرد. اولین معرفی‌های عام این نظریه، طی ۶ جلسه سخرانی دو ساعته در دانشگاه گوتنگن انجام شد. البته نظریه‌ی اولیه ایرادات و کمبودهاییداشت و جزئیات ریاضیاتی آن کامل نبود. نکته‌ی جالب این‌که همکار و دستیار اینشتین در این سخنرانی‌ها یعنی دیوید هیلبرت، این جزئیات را جمع‌آوری کرد و پنج روز پیش از آلبرت، نظریه را به نام خودش منتشر کرد. البته این دو دانشمند بعدا مشکلات را میان خودشان حل کردند و به‌عنوان دوست به همکاری ادامه دادند.

جنگ جهانی اول یکی از اتفاقات تاریخی بود که جریان مطالعاتی اینشتین و بسیاری از دانشمندان جهان را با وقفه روبه‌رو کرد. او یکی از مخالفان جدی مشارکت آلمان در این جنگ بود و البته، خود را وطن‌پرستی واقعی می‌دانست. درنوامبر سال ۱۹۱۸ و پس از فروکش کردن آتش جنگ، تعدادی از دانشجویان تندروی آلمانی با در دست گرفتن کنترل دانشگاه برلین، تعدادی از اساتید را به گروگان گرفتند. اینشتین که در میان اساتید حبس‌شده بود، با اعتبار خود به‌عنوان استاد در میان دانشجویان و نیروهای دانشگاه، نقش میانجی را بازی کرد و به این بحران خاتمه داد.

مقالاتی که پس از این کشف در رسانه‌های معتبری همچون تایمز منتشر شد، اینشتین را ناقض نظریه‌های نیوتن و آغازگر دوران جدیدی در علم معرفی کرد. این مقالات، شهرت جهانی دانشمند آلمانی را بیش از پیش کرد. پس از این اتفاقات، دعوتنامه‌های متعددی برای سخنرانی در مجامع علمی برای انیشتین ارسال شد. در سال ۱۹۲۱ تور جهانی او آغاز شد و کشورهای آمریکا، انگلستان، ژاپن و فرانسه به‌عنوان مقاصد سخنرانی او انتخاب شدند.

اینشتین در کنار همسر دومش السا

در تمام سخنرانی‌های جهانی اینشتین، هزاران مخاطب حضور داشتند و از صحبت‌های او در مورد یافته‌های جدید علمی شگفت‌زده بودند. در خلال سفر به ژاپن در همان سال ۱۹۲۱، خبر دریافت جایزه‌ی نوبل به اینشتین رسید. البته این جایزه به خاطر مطالعه روی اثر فتوالکتریک به او اهدا شده بود و اشاره‌ای به نظریه‌ی عام نسبیت نداشت؛ اما آلبرت در سخنرانی خود در مراسم نوبل، به‌جای صحبت در مورد اثر فتوالکتریک، نظریه‌ی نسبیت عام را توضیح داد.

نکته‌ی مهم این‌که اطلاعات ماهواره‌ای اخیر، نشان می‌دهد که ثابت کیهانی نه‌تنها برابر با صفر نیست، بلکه محتوای انرژی و ماده‌ی تمام جهان هستی را تحت تأثیر خود قرار داده است. به بیان دیگر می‌توان گفت بزرگ‌ترین پشیمانی علمی اینشتین، سرنوشت جهان هستی را تعیین می‌کند.

اینشتین و رابیندرانات تاگور

یکی از اتفاقات جالب زندگی انیشتین، ملاقات او با چارلی چاپلین است. این دو در جریان اکران فیلم City Lights در انظار عمومی با یکدیگر ملاقات کردند. چاپلین در این دیدار به اینشتین گفت: «مردم من را دوست دارند چون حرف‌هایم را می‌فهمند و تو را دوست دارند چون حرف‌هایت را نمی‌فهمند.». علاوه بر چاپلین، افراد مشهور دیگری نیز با اینشتین ملاقات داشته و در مورد اتفاقات و حقایق جهان هستی با او بحث و گفتگو کرده‌اند. از این میان می‌توان زیگموند فروید و رابیندرانات تاگور را نام برد.

فعالیت‌های علمی اینشتین و شهرت یافته‌های علمی او، حزب نازی را به مقابله با او وادار کرد. دلیل اصلی این مقابله، ریشه‌های یهودی اینشتین و مخالفت نازی‌ها با شهرت یافتن پدیده‌ای به نام «علم یهودی» بود. آن‌ها تعداد زیادی از دانشمندان هم‌عصر اینشتین را مجبور کردند که در مخالفت با او و نظریه‌ی نسبیت عام، مقاله منتشر کنند. مقاله‌‌ی مشهور «۱۰۰ دانشمند علیه اینشتین» طبق این دستور و در سال ۱۹۳۱ چاپ شد. آلبرت در پاسخ به این مقاله گفته بود که اگر نقض کردن یک نظریه امکان‌پذیر بود، نیازی به جمع‌آوری نظریات ۱۰۰ دانشمند نداشت!

دریافت مجوز شهروندی آمریکا

دهه‌ی ۱۹۴۰، دورانی بسیار غم‌بار برای اینشتین بود. پسرش ادوارد در سال ۱۹۳۰ مبتلا به بیماری اسکیزوفرنی شد و تا پایان عمر در بیمارستان روانی بستری شد. در سال ۱۹۳۳ یکی از صمیمی‌ترین دوستان آلبرت یعنی پائول ارنفست دست به خودکشی زد و سه سال بع، همسر او السا از دنیا رفت.

در سال ۱۹۳۹، دانشمند فیزیک، لئو زیلارد، اینشتین را مجاب کرد تا در نامه‌ای به رئیس جمهور آمریکا یعنی فرانکلین دی. روزولت، او را مجبور به ساخت اتم کند. در نهایت این نامه با مشورت اینشتین نگاشته شد و پس از امضا توسط او در ۱۱ اکتبر آن سال به دست روزولت رسید. روزولت نیز در پاسخ به اینشتین گفت که انجمنی برای مطالعه‌ی تأثیرات اورانیوم تشکیل داده است.

لئو زیلارد و آلبرت اینشتین در حال نوشتن نامه به روزولت

تولید بمب اتم در آمریکا با نام پروژه‌ی منهتن پیگیری شد. همکاران انیشتین برای مشارکت در ساخت این بمب دعوت شدند؛ اما او به‌عنوان کسی که فرمولش پایه‌گذار تمامی این فعالیت‌ها بود، هیچ‌گاه به جریان تولید دعوت نشد. در اسناد نظامی و محرمانه‌ی FBI آمده است که روحیه‌ی صلح‌طلبی و سابقه‌ی ضد جنگ آلبرت، مانع از دعوت او به جریان تولید بمب می‌شد. حتی برخی روسای رده‌بالای امنیت آمریکا خواستار اخراج او شدند که درخواست آن‌ها توسط وزارت امور خارجه‌ی آمریکا رد شد.

البته اینشتین در جریان جنگ، کمک‌های متعددی به نیروهای نظامی آمریکا کرد. او در طراحی و توسعه‌ی سلاح‌های مدرن نیروی دریایی آمریکا نقش داشت و علاوه بر آن، با حراج دستنویس‌های باارزشش، کمکی نزدیک به ۶.۵ میلیون دلار برای آمریکایی‌ها فراهم کرد.

اگرچه اینشتین در سال‌های بعدی تلاش‌های متعددی برای پیشرفت نظریه‌ی نسبیت عام داشت، از بقیه‌ی جامعه‌ی فیزیک دور ماند. او مطالعات دقیقی روی کرم‌چاله‌ها، فوق ابعادها، احتمال سفر در زمان و وجود سیاه‌چاله‌ها و پیدایش جهان انجام داد. نکته‌ی اصلی این انزوا، تمرکز بیش از حد بقیه‌ی جامعه‌ی جهانی فیزیک روی نظریه‌ی کوانتوم بود. آن‌ها از اکتشافات جدید این علم در زمینه‌ی اتم‌ها  ومولکول‌ها شگفت‌زده بودند و علاقه‌ای به کار در زمینه‌ی نسبیت نداشتند. البته اینشتین همکاری‌های جزئی با دانشمندان کوانتومی همچون نیلز بور نیز داشت؛ اما به‌طور کامل از آن حمایت نمی‌کرد.

اینشتین در کنار کودکان یک آسایشگاه

یکی دیگر از دلایل انزوای اینشتین وسواس او روی نظریه‌ی میدان واحد بود. نظریه‌ای که اعتقاد داشت می‌توان تمامی نیروهای جهان هستی و همچنین تمامی قوانین فیزیک را متحد کرد. او در سال‌های پایانی عمر خود مقاومت در برابر نظریه‌ی کوانتوم را رها کرد و تلاش کرد با اضافه کردن آن به نظریات نور و گرانش، نظریه‌ی میدانی وسیع‌تری توسعه دهد.

اینشتین علاقه‌ی شدیدی به موسیقی داشت. او از پنج سالگی و با توصیه‌ی مادرش ویولن می‌نواخت و از نوجوانی به فراگیری هرچه بیشتر این هنر علاقه‌مند شد. موتزارت یکی از موسیقی‌دانان تأثیرگذار در زندگی اینشتین بود. او قطعات مختلف این اسطوره‌ی موسیقی را می‌نواخت و در تمام کشورهایی که زندگی می‌کرد، ویولن را به‌عنوان ابزاری جدانشدنی با خود به همراه داشت. اینشتین در جایی گفته بود که اگر فیزیک نمی‌خواند، قطعا موسیقی‌دان می‌شد.

این دانشمند بزرگ از لحاظ عقاید و فعالیت‌های ضد نژادپرستی نیز شهرت زیادی دارد. او در انجمن‌های حمایت از حقوق آفریقایی‌های آمریکا فعالیت جدی داشت و حتی برخی اوقات هزینه‌ی تحصیل دانش‌آموزان سیاهپوست آمریکایی را تأمین می‌کرد. او یکی از منتقدان سرسخت نظام سرمایه‌داری بود.

اینشتین در حال مکالمه با ادیسون با استفاده از یک تلفن موج کوتاه

در ۱۷ آوریل سال ۱۹۵۵، اینشتین دچار خونریزی آئورت بزرگ شکمی شد. این بیماری یک بار دیگر به سراغ او آمده و در سال ۱۹۴۸ درمان شده بود. به هرحال این خونریزی، اینشتین را به کام مرگ کشاند و او در روز بعد در بیمارستان از دنیا رفت. او از انجام عمل جراحی خودداری کرد و معتقد بود سهمش را به دنیا ادا کرده است. اینشتین دوست نداشت زندگی‌اش به‌صورت مصنوعی حفظ شود و در پایان عمر، خود را به دست سرنوشت سپرد.

مطالعات انیشتین پس از مرگ او نیز برای این دانشمند اسطوره‌ای افتخار آفرینی می‌کردند. در سال ۱۹۹۳ به خاطر کشف امواج گرانشی که توسط اینشتین پیش‌بینی شده بودند، جایزه‌ی نوبل به او اهدا شد. در سال ۱۹۹۵، جایزه‌ی نوبل به تحقیقاتی در مورد کشف چگالش بوز-اینشتین اهدا شد. سیاه‌چاله‌هایی که این دانشمند آلمانی پیش‌بینی کرده بود در دوران کنونی به‌وفور کشف شده‌اند. نظریه‌های کیهان‌شناسی او نیز به دفعات توسط ماهواره‌ها اثبات شده‌اند و بسیاری از فیزیک‌دانان کنونی، در تلاش برای اثبات «نظریه‌‌ای برای همه چیز» اینشتین هستند.