Legendaarne teadlane Albert Einstein (1879 - 1955) pälvis esmakordselt kogu maailmas tuntuse 1919. aastal pärast seda, kui Briti astronoomid kontrollisid Einsteini üldise relatiivsusteooria ennustusi koguvarjutuse ajal tehtud mõõtmiste abil. Einsteini teooriad laienesid füüsiku Isaac Newtoni poolt XVII sajandi lõpus sõnastatud universaalsetele seadustele.
Enne E = MC2
Einstein sündis 1879. aastal Saksamaal. Kasvades nautis ta klassikalist muusikat ja mängis viiulit. Üks lugu, mida Einsteinile meeldis rääkida oma lapsepõlvest, oli siis, kui ta sattus kokku magnetkompassiga. Nõela muutumatu põhja suunas liikuv nähtamatu jõu juhtimisel avaldas talle sügavat muljet laps. Kompass veenis teda, et asjade taga peab olema midagi, midagi sügavalt varjatud.
Isegi väikese poisina oli Einstein isepäine ja läbimõeldud. Ühe konto andmetel oli ta aeglane jutumees, sageli pausi pidades mõtlema, mida ta järgmisena ütleks. Tema õde jutustas kontsentratsioonist ja visadusest, millega ta kaardimaju ehitas.
Einsteini esimene töökoht oli patendiametnik. 1933. aastal liitus ta New Jersey osariigis Princetonis vastloodud täppisõppe instituudi töötajatega. Ta nõustus selle positsiooniga kogu elu ja elas seal kuni oma surmani. Einstein on enamikule inimestest ilmselt tuttav oma energia olemuse matemaatilise võrrandiga E = MC2.
E = MC2, kerge ja kuumus
Valem E = MC2 on arvatavasti kõige kuulsam arvutus Einsteini spetsiaalne relatiivsusteooria. Valem väidab põhimõtteliselt, et energia (E) võrdub mass (m) korrutatuna ruudu valguse kiirusega (c) (2). Sisuliselt tähendab see, et mass on vaid üks energiavorm. Kuna ruudu valguse kiirus on tohutu arv, saab väikese koguse massi muundada fenomenaalseks energiakoguseks. Kui energiat on palju, saab selle osa massiks teisendada ja luua uue osakese. Näiteks tuumareaktorid töötavad seetõttu, et tuumareaktsioonid muudavad väikese massi koguse suureks energiakoguseks.
Einstein kirjutas paberi, mis põhines uuel arusaamal valguse struktuurist. Ta väitis, et valgus võib toimida nii, nagu see koosneb eraldiseisvatest, sõltumatutest energiaosakestest, mis sarnanevad gaasi osakestega. Paar aastat enne seda Max Plancki töö oli sisaldanud esimest soovitust energiast eraldatud osakeste kohta. Einstein läks sellest kaugele ja tema revolutsiooniline ettepanek näis olevat vastuolus üldtunnustatud teooriaga, et valgus koosneb sujuvalt võnkuvatest elektromagnetilistest lainetest. Einstein näitas, et valguskvoodid, mida ta nimetas energia osakesteks, võiksid aidata seletada nähtusi, mida uurivad eksperimentaalfüüsikud. Näiteks selgitas ta, kuidas valgus väljub metallidest elektrone.
Kuigi oli olemas tuntud kineetilise energia teooria, mis selgitas kuumust kui lakkamatu mõju aatomite liikumisel, just Einstein pakkus välja viisi, kuidas viia teooria uude ja üliolulisse eksperimenti test. Kui pisikesed, kuid nähtavad osakesed suspendeeriti vedelikus, väitis ta, et ebakorrapärane pommitamine vedeliku nähtamatud aatomid peaksid suspendeeritud osakesi liikuma juhuslikult muster. See peaks olema mikroskoobi kaudu jälgitav. Kui ennustatud liikumist ei nähta, on kogu kineetiline teooria tõsises ohus. Kuid sellist mikroskoopiliste osakeste juhuslikku tantsu oli juba ammu täheldatud. Üksikasjalikult demonstreeritud liikumisega oli Einstein tugevdanud kineetilist teooriat ja loonud uue võimsa tööriista aatomite liikumise uurimiseks.