Albert Einstein

Albert Einstein  

1. Úvod

Túto tému som si vybral z dôvodu mojej fascinovanosti nad genialitou a osobnosťou Alberta Einsteina. Albert Einstein nebol hocijaký vedec, čo svedčí aj jeho dosiaľ pretrvávajúca popularita, v širokej verejnosti.

Verím že v projekte sa mi podarí priblížiť vám život Alberta Einsteina, jeho celoživotné dielo a silu osobnosti, ktorá sa nebála postaviť autoritám, riskovať a žiť naplno s tým čo ho bavilo a napĺňalo.

2. Metodika práce

Pri metodike práce bola dôležitá systematická postupnosť a dodržiavanie krokov počas vzniku práce. Samotnému písaniu mojej práce predchádzala dlhá príprava. Veľkú časť informácii som čerpal z internetových stránok, kde som mal na výber z mnohých serverov a získané poznatky som si spracoval.

Pri písaní tejto práce som samozrejme využil aj odbornú literatúru venujúcu sa životu Alberta Einsteina a jeho prácou, ktorá mi sprostredkovala oveľa podrobnejšie a odbornejšie poznatky späté s osobnými pocitmi a názormi autorov, prevažne fyzikov a matematikov, na Einsteinov život  jeho osobnosť a prácu. Na bližšie pochopenie Einsteinových prác som využil kinematografickú, dokumentárnu tvorbu ,ktorú som si vyhľadal na internete.

3. Teoretické východiská

" Isaac Newton, prepáč mi, neprišiel som aby som ťa zhodil z piedestálu najvyššej múdrosti, to predsa nemôže nikto; prišiel som, aby som ťa ešte viac oslávil. Ty si našiel jedinú existujúcu cestu, ktorá bola v tvojom čase možná, a ktorú okrem teba nikto nevidel. Pojmy, ktoré si vytvoril, sú ešte aj teraz v našom čase platné a unikátne, aj keď vieme, že ich možno doplniť a rozšíriť, pretože máme k dispozícii také nástroje myslenia, ktoré tvoja doba ešte nemohla poznať." (Albert Einstein)

Už aj z úvodných riadkov môžme vidieť že Einstein bol skromný génius, ktorý aj vďaka poctivému samo štúdiu a prístupu k ľuďom zožal veľké úspechy v oblasti vedy a fyziky. Jeho skromnosť sa prejavuje aj v situáciách, kde si rôzny študenti žiadali o pohovor, s vtedy po publikáciách roku 1905,  najslávnejším fyzikom Albertom Einsteinom a on ich ochotne a ľudsky vždy prijal.

4. Detstvo

Narodil sa 14. marca 1879 v židovskej rodine v Ulme, ako syn Hermanna Einsteina a Paulíny Kochovej. Jeho ako aj život každého iného určite v najväčšej miere ovplyvnila rodina, respektíve prostredie v ktorom vyrastal. Rok po jeho narodení sa jeho rodičia presťahovali do Mníchova, kde si jeho otec založil elektrotechnickú dielňu. Už v detskom veku si formoval pevnú vôľu, systém vlastných metód, spôsobov myslenia a konania.

Občas sa u neho prejavili znaky výbušnej a agresívnej povahy. Inak bol veľmi milý a neustále pripravený vymýšľať žartovné nápady. Popri záľube v matematike, v ktorej však až tak nevynikal, sa venoval aj hudbe. Veľmi rád hrával na husle. Keď mal päť rokov, otec mu ukázal kompas a Einstein si uvedomil, že niečo v „prázdnom“ priestore musí pôsobiť na strelku. Neskôr opísal Einstein túto skúsenosť ako jednu z najdôležitejších vo svojom živote.

4.1. Politická situácia v Nemecku

Svet, ktorý mladý Albert začal vnímať, mal dve tradície. Jedna vyvolaná z viery v neomylnosť policajného štátu na čele s pruským dôstojníkmi a úradníkmi prichádzajúcimi do Južného Nemecka, čím tak utvárali cisársku moc (Wilhem I. 1871-1888) a vznik moderného štátu. Druhá tradícia vyvierala z racionality, zo zmien, ktoré priniesli Voltaire, Rosseau, Schiller, Heine, Kant, Lessing.
Po porážke Napoleona sa na kongrese vo Weimare v roku 1814 – 1815 rozbitý nemecký štát neobnovil. Nemecký zväz bol formáciou nezávislých štátov, ktorý fungoval len vďaka súhlasu Pruska a Rakúska.

Nemecký zväz vystriedal v roku 1860 Severonemecký zväz, ktorý viedol pruský ministerský predseda Otto von Bismarck (príloha obrázok č.1). Oživenie Nemecka umožnil hospodársky rozmach podmienený najmä vznikom jednotného vnútorného trhu v roku 1834. Po Bismarckových provokáciách vypukla v roku 1870 francúzsko-pruská vojna a južné nemecké štáty, považované Francúzskom za agresora, sa pripojili k severnej nemeckej konfederácii.

Francúzsko utrpelo ponižujúcu porážku, a v roku 1871 bol Wilhelm I. vo Versailles korunovaný za nemeckého cisára. Roku 1871 bolo vytvorené Nemecké cisárstvo s hlavným mestom Berlínom. Opozdený prechod Nemecka ku koloniálnym výbojom smeroval k novému deleniu sveta a vyústil do prvej svetovej vojny. Po porážke v roku 1918 bolo územie Nemecka zredukované o územia na západe i na východe.

4.1.1.  Ulm 

Ulm je mesto v Bádensku - Wünrttembersku v Nemecku na rieke Dunaj. Prvá zmienka o meste je z roku 854. V Ulme sa nachádza gotická katedrála, ktorá má najväčšiu kostolnú vežu na svete vysokú 161,5 metra. V meste sa nachádza aj univerzita.

Momentálne v meste Ulm žije 120 000 obyvateľov (2006).
Mesto má bohaté dejiny, z ktorých možno spomenúť boje protestantov proti katolíkom a cisárskej moci, alebo v čase napoleonovských vojen, tu bola porazená rakúska armáda. Mesto v čase narodenia Alberta Einsteina malo asi 30 000 obyvateľov. Boli to obchodníci, remeselníci, inteligencia. Väčšina švábi, dve tretiny katolíkov, jedna tretina protestantov a niekoľko stovák židov.

4.2. Rodičia

Herman Einstein (príloha obrázok č.2) (1847-1902), Albertov otec, po skončení štuttgartského gymnázia chcel študovať na univerzite. Aj keď mal matematické schopnosti, namiesto toho sa musel zaoberať obchodom. V roku 1878 sa oženil s Paulínou Kochovou (1858-1920), s dcérou bohatého štuttgartského obchodníka s obilím.

Spoločný život začali v Buchau, potom sa presťahovali do Ulmu, kde sa narodil Albert. Tam, kde sa predtým, asi pred desaťročím, usadil Hermanov otec a Albertov dedo. V Ulme a jeho okolí mali veľa príbuzných. V neďalekom Echingene sa práve narodili Hermanovmu bratrancovi Rodolfovi dcéra Elsa, druhá manželka Alberta Einsteina.

Herman Einstein si v Ulme otvoril elektrotechnický obchod. Ale už v roku 1880 sa sťahuje z rodinou do mníchova, kde spolu s bratom Jakubom otvárajú elektrotechnickú dielňu. V roku 1881 sa narodila Albertova sestra Maja (príloha obrázok č. 4). O tri roky neskôr sa sťahujú do Sendlingu, predmestia Mníchova, kde si postavili dom a malú továreň na výrobu dynama, oblúkovej lampy a meracích prístrojov.

4.3. Katolícka ľudová škola

Už ako šesťročné dieťa, keď navštevoval katolícku základnú školu odmietal antisemitistické a rasové verbálne útoky zo strany spolužiakov. Učenie pre Alberta vôbec nebolo príjemnou činnosťou. Problémy s učením a známkami mal už od základnej školy. Podľa výpisu z jeho známok by sme ho teda asi sotva pokladali za vynikajúceho žiaka. Hoci pre zábavu staval modely a neskôr mechanické zariadenia, bol považovaný za pomaly sa učiaceho žiaka - pravdepodobne kvôli dyslexii, hanblivosti alebo veľmi neobvyklej štruktúre mozgu (čo sa ukázalo po smrti pri skúmaní jeho mozgu).

Neskôr sám Einstein prisudzoval svoj objav teórie relativity svojej pomalosti. Hovoril, že vďaka tomu, že premýšľal o podstate priestoru a času neskôr ako ostatné deti, mohol zapojiť vyvinutejší intelekt. Iná, novšia, teória o jeho mentálnom vývoji predpokladá, že Einstein mal Aspergerov syndróm, poruchu príbuznú autizmu.

Albert sa neskoro naučil hovoriť, a to spôsobovalo jeho rodičom starosti. Vnímali to ako dyslexiu – neschopnosť vnímať zmysel písaného slova. Tvrdí sa, že ešte ako deväťročný nemal plynulú reč. Rodičov v takejto situácii, len ťažko možno presvedčiť, že nemusí isť o nič väzné, že dyslexiou trpel aj geniálny Hans Christian Andersen. Opäť sa tu objavuje náhoda, keď dvaja z najväčších tvorcov fyziky 20. storočia, celoživotní priatelia a celoživotní vedeckí protivníci Einstein a Bohr trpel v detstve dyslexiou.

Albert začal chodiť do katolíckej školy, pretože židovská bola  ďalej od jeho domu, ale aj drahšia. Pre rodinu Einsteinovcov s pomerne malým náboženským cítením vzniklo nebezpečenstvo katolíckej orientácie a pre chlapca navštevujúceho od piatich do desiatich rokov takúto školu znamenalo aj racionálne možnosti porovnávania výchovy, pretože doma uctievali (iba) niektoré židovské tradície.

Existuje názor, že výber katolíckej školy nebol náhodný, ale skôr zámerný zo strany Albertových rodičov, veriacich v to, že nemeckí Židia budú Nemci tak, ako ostatní... Preto chceli syna viesť k meštiackej kariére. Treba si uvedomiť, že základné školy v Nemecku boli pod správou cirkvi a nenominálna báza, triediaca podľa náboženstva, Albertovým rodičom neyhovovala. Chceli byt Nemcami bez prívlastku.

5. Gymnaziálne štúdium

Od roku 1888 navštevoval Einstein (príloha obrázok č.3) Luitpold - Gymnasium, kde sa mu dostalo relatívne moderného vzdelania. Opakujúca sa fáma, že v matematike prepadal, nie je pravdou; dôvodom je chyba prvých biografov, ktorý si zamenili známkovací systém v Nemecku a vo Švajčiarsku (v Nemecku je najlepšia známka 1, vo Švajčiarsku je to 6) čo spôsobilo v neskorších rokoch zmätok.

Dvaja z Einsteinových strýkov podporovali jeho intelektuálne záujmy počas neskoršieho detstva a ranej mladosti. Poskytovali mu vedecké, matematické a filozofické knihy. Po skrachovaní elektrochemickej firmy jeho otca a strýka v roku 1894 sa rodina presťahovala z Mníchova do Pavie a neskôr blízkeho Milána.

Albert však kvôli škole ostal v Mníchove. Disciplína a poriadok školského systému Nemeckého cisárstva mu ale nevyhovoval, čo sa ani nesnažil skrývať. Učitelia mu navyše vyčítali, že svojou neúctou ovplyvňoval aj ostatných spolužiakov. Preto 29. decembra 1894 opustil školu pomocou lekárskeho potvrdenia od spriateleného doktora, v ktorom bolo napísané, že jeho zdravotný stav vyžaduje pokoj a zdržiavanie sa u rodiny v Taliansku.

Takisto mal aj potvrdenie od svojho profesora matematiky, že jeho vedomosti prevyšujú úroveň gymnázia, a že je dostatočne pripravený na vysokú školu. Toto potvrdenie získal najmä vďaka svojim skutočným nadpriemerným vedomostiam v oblasti matematiky a fyziky, ktoré Albert Einstein získal poctivým domácim samo štúdiom, ktoré uprednostňoval pred bifľovaním sa, ktoré sa od neho na tomto , nemeckom gymnáziu, ako aj od ostatných žiakov očakávalo. Keďže svojich rodičov neinformoval, že opustil školu, tí boli prekvapení keď ich šestnásťročný syn nečakane prišiel do ich domu v Pavii v Taliansku.

5.1. Ukončenie štúdia v Luitpoldskom gymnáziu, štúdium v Aarau

Einstein nevyhovel prianiu svojho otca študovať elektrotechniku. Namiesto toho sa rozhodol, na odporúčanie rodinného priateľa, uchádzať sa o miesto na Zürišskej Polytechnike, dnes Eidgenössische Technische Hochschule (Švajčiarska vysoká škola technická). Urobil to napriek tomu, že bol iba šestnásť a polročný a predpísaný vek na vstup bol osemnásť rokov. Navyše mal v tom čase absolvovaných iba šesť rokov vyššieho vzdelania. Keďže mu chýbala maturita, musel v lete 1895 – ako najmladší účastník pohovorov – absolvovať prijímacie skúšky. Namiesto intenzívnej prípravy však uprednostnil cestovanie po severnom Taliansku.

Hoci výborne zvládol prírodovednú časť skúšky, všeobecná časť nedopadla najlepšie a Einstein nebol prijatý. Napriek tomu vďaka výsledkom z matematiky a fyziky zanechal dobrý dojem a presvedčil rektora aby mu sprostredkoval miesto na liberálne vedenej Kantonálnej strednej škole v Arau, kde nastúpil 26. októbra 1895 do tretieho ročníka (11. trieda) so zameraním na techniku. Počas štúdia býval u rodiny profesora Josta Wintelera v dome naproti škole a zaľúbil sa do Marie, jednej z troch profesorových dcér. (Neskôr, v roku 1910 sa Albetrova sestra Maja zosobášila s Paulom, synom profesora Wintlera a Albertov priateľ Michele Besso sa oženil Annou, ďalšou dcérou profesora.) Aby sa vyhol armáde, koncom januára 1896 sa Einstein vzdal nemeckého občianstva a navyše vystúpil aj zo židovského náboženského spoločenstva. V septembri 1896 tu ukončil štúdium a získal maturitu.

6. Vysokoškolské štúdium

V Aarau Albert ukončil strednú školu záverečnou skúškou. A ako mu doporučil rektor, prihlásil sa opäť na Polytechniku v Zürichu, kde ho v októbri 1896 prijali. Prijali ho bez skúšok na pedagogickú fakultu, kde sa študovalo aj učiteľstvo matematiky a fyziky. Teda 29. októbra sa Einstein usadil v Zürichu, kde počas štúdia býval v podnájmoch. Albertovi rodičia posielali sto frankov mesačné na jeho vzdelávanie.

Počas štúdia mal Einstein priateľov z radov študentov, ako napríklad Marcela Grossmana, ktorého otec vlastnil továreň na poľnohospodárske stroje v Honggu, niekoľko míľ od Zürichu, alebo skupina študentiek z Uhorska, ktoré s ním navštevovali fakultu. Z nich Mileva Maricova, dcéra srbského roľníka z Titelu. V neskoršom období, Albertov rodičia nesúhlasili s ich svadbou a povolenie na sobáš dal otec Albertovi až na smrteľnej posteli. V roku 1900 získal učiteľský diplom a po piatich rokoch bez štátneho občianstva získal v roku 1901 švajčiarske občianstvo, ktoré si ponechal až do smrti.

6.1. Mileva Marićová

Mileva Marićová (príloha obrázok č.5) (19. december 1875, Titel, Vojvodina, Rakúsko-Uhorsko, dnes Srbsko – 4. august 1948, Zürich, Švajčiarsko) bola matematička, fyzička a manželka Alberta Einsteina. Bola uzavretá ale nesmierne nadaná pre matematiku a fyziku. Študovala v Novom Sade, Záhrebe, Berne, až sa nakoniec, ako len piata žena v dejinách, dostala na Polytechniku v Zürichu, kde študovala ako jediná žena v generácii. Bola silne stimulovaná svojím handicapom – krívaním, takže sa horlivo usilovala o svoj úspech.

Tu stretáva Alberta Einsteina, s ktorým ju zo začiatku spája priateľstvo a podobné názory na fyzikálne problémy. Neskôr sa stávajú manželmi a majú spolu tri deti. Mileva bola veľmi nadanou študentkou, no kvôli vzťahu s A. Einsteinom sa vzdala vlastnej kariéry a stala sa oporou pre svojho manžela. Nesporné však je, že fyzikou sa zaoberala naďalej. Existujú isté indície, ktoré vedú k záverom, že bola spolutvorkyňou teórie relativity. Takéto tvrdenia rozpútali ostré diskusie, ktoré pretrvávajú ešte v súčasnosti.

Faktom zostáva, že sa význam Milevy Marić Einstein v dejinách vedy nivelizuje, a že si zaslúži omnoho väčšiu pozornosť, ako jej bola venovaná doteraz.

7. Život po skončení vysokoškolského štúdia

Po absolvovaní štúdia mal Einstein problémy s nájdením učiteľského miesta. Albert Einstein ukončil matematiku a fyziku na WTH v auguste 1900, ale za asistenta ho tam nevzali. Vtedy mu to nebolo celkom jasné prečo, ale pociťoval to ako zábranu možného okamžitého vstupu do vedy, do fyziky na svojej alma mater. Nezískanie postu, ktorý by si zaslúžil, bolo preňho sklamaním, ale nie odpísaním. Albert mal v povahe čosi, čo vedie ľudí k pozoruhodným výsledkom – a to je vytrvalosť a húževnatosť.

Jeho žiadosti na miesto asistenta na Polytechnike ale aj na iných univerzitách boli neúspešné. To že nemohol nájsť miesto na univerzitách bolo dielom intríg profesora Webera, o čom píše v liste z apríla 1902 priateľovi Marcelovi Grossmanovi. Einstein sa o tom jasne presvedčil. Omyly učiteľov vysokých skoľ v posudzovaní schopností svojich študentov vedecky pracovať sú v histórii také časté, ze ich mozno považovať skôr za odstraňovanie budúcich možných konkurentov, než za skutočné omyly. Zdá sa, že korenšpondencia s priateľom zo štúdia ETH Marcelom Grossmanom, ktorý mu zapožičiaval poznámky z prednášok mala úspech.

Oznamuje Albertovi, že získal v Patentovom úrade v berne u riadite inžiniera Fridricha Hallera preňho stále miesto. Zásluhu na tom mal Grossmanov otec. Medzitým Einstein pracoval učiteľ vo Winterthure, Schaffhausene a v Berne. Nakoniec 16. júna 1902 sa podarilo Einsteinovi získať stále miesto: Ako expert 3. triedy na patentovom úrade v Berne. Roku 1903 si vzal svoju dlhoročnú partnerku Milevu Matic (srbská matematička a priateľka Nikolu Teslu, ktorá s ním študovala v Zürichu), lebo bola „rovnako silná a nezávislá“ ako Einstein. Mali spolu nemanželskú dcéru a dvoch synov.

7.1. Prvé publikované práce

Vo svojich prvých prácach vytvoril základy modernej štatistickej fyziky. Roku 1905 dostal na Zürišskej Univerzite doktorát z fyziky za dizertáciu na tému Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen (Nové určenie molekulárnych dimenzií). V tom istom roku vydal 4 z jeho najdôležitejších prác, čím formuloval kvantovú teóriu svetla, vysvetlil fotoelektrický efekt, Brownov pohyb a mnohých ďalších fyzikálnych zákonov (Einstein pôvodne ani nevedel, že bol Brownov pohyb pozorovaný, ale myšlienkovou úvahou odvodil, že by mal existovať). Einstein predovšetkým významne prispel k vzniku kvantovej teórie (zaviedol predstavu kvánt svetla (fotónov), neskôr kvantové predstavy rozšíril na ďalšie fyzikálne procesy) a uverejnil aj svoju prevratnú Špeciálnu teóriu relativity, z ktorej vyplýva vzťah medzi hmotnosťou a energiou (E = mc2).

7.1.1.  Brownov pohyb 

V roku 1827 škótsky biológ Robert Brown (1773 - 1858) zaznamenal, že keď pozeráme na peľové zrnká vo vode cez mikroskop, peľ sa rýchlo a trhavo pohybuje sem a tam. Tento nepravidelný trhavý pohyb nazval "Brownovým pohybom", ale nezistil jeho príčinu. Druhý článok, ktorý Einstein uverejnil v roku 1905, s konečnou platnosťou vyriešil tento jav.  Všetko okolo nás pozostáva z atómov a molekúl. Časopis, ktorý práve čítate, vzduch, ktorý dýchame, voda, ktorú pijeme.

Od čias antických Grékov bola známa predstava o atómoch. Storočie pred Einsteinom, anglický chemik John Dalton (1766 - 1844) prišiel s myšlienkou, že všetky chemikálie sú vytvorené z malých neviditeľných molekúl, ktoré pozostávajú z rovnakých nepatrných atómov. Dôkaz však neexistoval, až kým Einstein nepreskúmal problém Brownovho pohybu.

Einstein si uvedomil, že náhodný pohyb peľových zrniek pozorovaný v Brownovom pohybe je zapríčinený molekulami vody, ktoré narážajú do drobných peľových zŕn, podobne ako hráči pri futbale kopú do lopty. Peľové zrnká sú viditeľné, ale molekuly vody nie, takže to vyzeralo, že zrnká poskakujú sem a tam samy od seba. Ukázal tiež, že je možné zistiť, koľko molekúl vody narazilo do jedného peľového zrnka a ako rýchlo sa molekuly vody pohybujú. To všetko iba pozorovaním peľového zrnka pod mikroskopom.

Čo je však dôležité, Einsteinov článok predpovedal aj niektoré vlastnosti atómov, ktoré možno overiť experimentálne. Francúzsky fyzik Jean Perrin (1870 - 1942) využil Einsteinove predpovede na určenie veľkosti atómov a odstránil tak akékoľvek pochybnosti o ich existencii.

7.1.2.  Fotoelektrický jav – kvantová teória

Za svoj prínos ku kvantovej teórii, vysvetlenie fotoelektrického javu, dostal Einstein Nobelovu cenu za fyziku za rok 1921. Samotný fotoelektrický jav objavil bratislavský rodák, fyzik Filip Lenard (1862 - 1947), nositeľ Nobelovej ceny za výskum katódových lúčov (v roku 1905). Fotoelektrický efekt (príloha obrázky č. 6 a 7) vyplýva z pozorovania, že keď svetlo dopadá na kovovú dosku, vhodný merací prístroj zaznamená tok prúdu elektrickým obvodom. Svetlo odovzdá svoju energiu elektrónom v atómoch kovu a umožní im tak pohybovať sa, vytvoriť elektrický prúd. Ale nie všetky farby svetla ovplyvňujú kovy týmto spôsobom.

Bez ohľadu na to, aké jasné červené svetlo dopadá na kov, nenameriame žiaden tok prúdu. Na druhej strane, veľmi matné modré svetlo vytvorí merateľný fotoelektrický prúd. Fotoelektrický jav alebo fotoefekt je teda experimentálne pozorovaný jav, kedy svetlo vhodnej vlnovej dĺžky pri dopade na kov alebo polovodič vyráža z atómov látky elektróny, ktoré sa potom voľne pohybujú v látke a zvyšujú jej vodivosť (vnútorný fotoelektrický jav) alebo opustia látku (vonkajší fotoelektrický jav). Jav sa využíva napríklad pri konštrukcii fotodiódy alebo fototranzistora.

Vonkajší fotoelektrický jav spočíva v uvoľňovaní (emisii) elektrónov z povrchu polovodiča po pohltení fotónu s dostatočnou energiou. Časť tejto energie sa spotrebuje na uvoľnenie elektrónov. Ak tento jav nastáva len v určitom rozsahu frekvencií, hovoríme o selektívnom fotoelektrickom jave. Na vonkajšom fotoelektrickom jave sa zakladá napríklad aj činnosť fotoelektrických katód. Vnútorný fotoelektrický jav spočíva v pohltení energie svetelného žiarenia elektrónmi, následkom čoho sa zmení ich energia a môžu sa uvoľniť z valenčného do vodivostného pásma.

Tým dochádza k zvýšeniu koncentrácie voľných nosičov náboja, a tým aj vodivosti polovodiča. Prírastok vodivosti spôsobený týmto javom sa nazýva fotoelektrická vodivosť a závisí od frekvencie a intenzity žiarenia a od teploty. Jav sa prejavuje len v určitej oblasti frekvencií svetelného žiarenia. Vnútorný fotoelektrický jav má veľký význam. Zakladá sa na ňom činnosť fotorezistorov a iných optoelektronických senzorov.

7.1.2.1.  Vlnová povaha svetla

Problém bol, že tieto experimentálne výsledky nebolo možné vysvetliť vlnovou povahou svetla. Fyzika sa na začiatku dvadsiateho storočia pozerala na svetlo ako na vlnu. A podľa vtedajších predstáv sa energia, ktorú vlna so sebou nesie, môže spojite meniť, t. j. môže nadobúdať ľubovoľné hodnoty. Veľké vlny majú veľa energie, malé vlny jej majú málo.

A ak je svetlo vlna, potom jas (intenzita) svetla ovplyvňuje množstvo energie - jasnejšie svetlo znamená väčšiu vlnu, a teda viac energie. Rôzne farby svetla sú definované podľa množstva energie, ktorú majú. V prípade rovnosti vĺn, modré svetlo má viac energie než červené svetlo a zelené svetlo je niekde uprostred. To však znamená, ak je svetlo vlna, že matné modré svetlo (malá vlna) by malo mať rovnaké množstvo energie ako veľmi jasné červené svetlo (veľká vlna). Ak toto platí, a rôzne iné experimenty poukazovali na vlnový charakter svetla, potom prečo jasné červené svetlo nespôsobí tok prúdu po dopade na kovovú dosku a matné modré svetlo áno?

7.1.2.2.  Fotóny

Einstein si uvedomil, že jediný spôsob, ako vysvetliť fotoelektrický jav, spočíva v zamietnutí všeobecne uznávanej vlnovej povahy svetla. Svetlo bolo v skutočnosti tvorené z množstiev malých balíkov energie nazývaných fotóny, ktoré sa správajú ako častice. Einstein nebol prvý, kto prišiel s myšlienkou fotónu ako svetla, ale ako prvý použil fotóny ako vhodný nástroj na vysvetlenie, v danej dobe neobvyklých, experimentálnych výsledkov.

So svetlom ako fotóny mohol Einstein ukázať, že červené svetlo nemôže pohnúť elektrónmi, pretože jednotlivé fotóny červeného svetla nemajú na to dosť energie. Ale modré svetlo môže vypudiť elektróny - každý individuálny fotón modrého svetla má viac energie než ľubovoľný červený fotón. Inak povedané, energia fotónu je úmerná frekvencii svetla.

Ďalej existuje určité minimálne množstvo energie (výstupná práca), závislé od chemického zloženia kovu (telesa) a stavu jeho povrchu, ktoré je potrebné na to, aby elektrón unikol z kovu. Ak je energia dopadajúcich fotónov väčšia než táto hodnota, elektróny získajú dostatočnú kinetickú energiu, a teda rýchlosť na to, aby vyleteli z povrchu telesa.

Správnosť Einsteinovej teórie fotoefektu sa potvrdila experimentálnym stanovením Planckovej konštanty z rovnice pre fotoelektrický jav. Einsteinovo vysvetlenie fotoelektrického javu patrilo do začiatku lavínovitého procesu objavov, ktoré vyústili do kvantovej teórie. V tejto teórii svetlo nie je iba častica a iba vlna. Môže byť jedným alebo druhým, v závislosti od spôsobu merania počas experimentu. O niekoľko rokov neskôr povestnou čerešničkou na torte bolo zistenie, že ani samotné elektróny nie sú len častice, ale sú aj vlny.

7.1.3.  Špeciálna teória relativity 

Špeciálna teória relativity bola sformulovaná v roku 1905. V prázdnom priestore má svetlo vždy tú istú rýchlosť, ktorá je najvyššou možnou rýchlosťou v tzv. Einsteinovom univerze. Rýchlosť svetla je absolútne nezávislá od rýchlosti jej zdroja.

Ani rýchlosť pozorovateľa nemá nijaký vplyv na nameranú hodnotu rýchlosti svetla, ktorá ostáva vždy konštantná.

Pre rýchlosť svetla neplatí mechanická logika, obrazne povedané, že 1+1=2.

Príklad:
Predstavme si raketu, ktorá sa pohybuje napr. polovičnou rýchlosťou svetla k vzdialenému zdroju svetla, ktorý sa nepohybuje. Raketa letí okolo našej planéty, kde stojí pozorovateľ so zrakom upretým na ten istý zdroj svetla. V nasledovnom okamihu vyšle tento zdroj svetla krátky svetelný signál. Pozorovateľ na Zemi nameria plnú rýchlosť svetla, ktorá je podľa očakávania 300 000 km/s.

Astronaut v rakete by mal však namerať svetelný signál pohybujúci sa iba 150 000 km/s, pretože raketa sa pohybuje jeho polovičnou rýchlosťou oproti nemu. Nameria však tiež plnú rýchlosť svetla, teda 300 000 km/s! 

Einstein tu objavil, niečo celkom logické vysvetlenie: V letiacej rakete plynie čas rýchlejšie, ako nehybnému pozorovateľovi na planéte (o to pomalšie, o čo raketa rýchlejšie letí) a to je dôvodom, prečo astronaut i pozemšťan merajú tú istú rýchlosť svetla. Špeciálna teória relativity totiž ukázala, že priestor a čas sa pohybom deformujú. Závisí to od toho, ako rýchlo sa pohybujeme. Špeciálna relativita tiež ukázala, že čím rýchlejšie sa objekt pohybuje, tým väčšmi vzrastá jeho hmotnosť.

Ako hmotnosť objektu rastie, spotrebuje viac a viac energie na zväčšenie svojej rýchlosti. Nakoniec, až sa jeho rýchlosť priblíži k rýchlosti svetla, sa objekt stane taký masívny, že na dosiahnutie rýchlosti svetla potrebuje nekonečné množstvo energie. To znamená, že rýchlosť svetla je najvyššia dovolená rýchlosť, ktorú nič s hmotnosťou nemôže prekonať. Najslávnejšou časťou špeciálnej teórie relativity je rovnica E=mc2, kde E je energia, m je hmotnosť a c je rýchlosť svetla. Na prvý pohľad rovnica medzi energiou a hybnosťou zarazí, pretože Einstein nám povedal, že rýchlosť svetla je konštantná. Rovnica nám tak vlastne hovorí, že energia a hmotnosť sa môžu navzájom zamieňať, že sú ekvivalentné.

8. Život Alberta Einsteina po vydaní prvých publikácií

V roku 1908 habilitoval (dostal hodnosť docenta) na Bernskej Univerzite. V roku 1909 sa stal mimoriadnym profesorom teoretickej fyziky na Zürišskej univerzite, v rokoch 1911 - 1912 potom pôsobil ako riadny profesor na nemeckej Pražskej univerzite. 1912 sa vrátil do Zürichu, kde robil výskum a učil na Veľkovojvodskej vysokej škole technickej. Od roku 1914 ho „získali“ (až do roku 1933) do Berlína do Pruskej akadémie vied, kde sa stal riaditeľom Ústavu cisára Viliama (Kaiser - Wilhelm - Institut), ktorý bol predchodcom známych Max Planckových inštitútov. Bol tiež profesorom na Berlínskej univerzite.

Jeho rodina sa po čase odsťahovala bez Einsteina z Berlína späť do Zürichu a Einstein si roku 1919 vzal za ženu svoju sesternicu Elsu Löwenthalovú, ktorá sa o často chorého Einsteina v rokoch 1917 - 1920 starala. Mali spolu dve dcéry. V tomto období Einstein spoznal aj Maxa Wertheimera, zakladateľa gestaltizmu (gestalt teórie). Komunikovali až do Wertheimovej smrti a Einstein sa začal vyjadrovať aj k politickým otázkam.

8.1. Všeobecná teória relativity

V roku 1916 uverejnil svoju (opäť prevratnú) Všeobecnú teóriu relativity, ktorá sa stala jednotnou teóriou priestoru, času a gravitácie. Táto teória pojednáva o gravitácii. Einstein v nej poopravil Newtona a to takto: Na všetko, čo sa nachádza vo voľnom páde (kdekoľvek v kozme), nepôsobí príťažlivá sila. V každej kozmickej lodi, aj kdekoľvek inde sú všetky predmety v bezváhovom stave. Gravitácia vytvára všade v kozme "koľajnice", po ktorých sa všetky telesá musia pohybovať. Gravitácia podľa Einsteina nie je sila (ako ju poníma Newton), ale deformácia priestoru, resp. jeho zakrivenie, ktoré spôsobuje, že všetko čo sa do tohto priestoru dostane sa "kotúľa" k telesu, ktoré toto zakrivenie svojou prítomnosťou spôsobilo.
 
Názorné vysvetlenie:

Máme misu plnú cesta (priestor). doprostred položíme ťažkú železnú guľu, ktorá zdeformuje cesto, a to tak, že okolo gule, ktorá klesla do cesta sa vytvorí symetrické údolie. Ak na breh tohoto údolia položíme malú guľku, tá sa skotúľa k veľkej guli. Dostane sa do voľného pádu, nie je však veľkou guľou priťahovaná. Podľa tohto modelu prebieha gravitačné pôsobenie aj v našom slnečnom systéme a kdekoľvek v univerze.(príloha obrázok číslo. 9) 

8.2. Úspechy

V roku 1919 bol počas zatmenia Slnka pozorovaním potvrdený Einsteinom predp ovedaný odklon svetla v gravitačnom poli Slnka, čo z Einsteina urobilo celebritu (Anglická kráľovská akadémia: „Tento výsledok je jedným z najväčších výdobytkov ľudského myslenia“. ).

V roku 1921 dostal Nobelovu cenu za prínos pre rozvoj teoretickej fyziky, ako aj za jeho fyzikálne objavy. V roku 1922 s manželkou navštívili Japonsko, Singapur a Čínu. Potom prednášal po celom svete, dostal čestné doktoráty najpoprednejších svetových univerzít (vrátane Princetoneskej) a stal sa členom mnohých Akadémií vied.

8.3. Emigrácia do USA

Na protest proti nacizmu a proti rasovému prenasledovaniu v Nemecku sa vzdal oboch svojich miest v Berlíne, vystúpil z Pruskej akadémie vied a roku 1933 emigroval do USA - do Princetonu, kde žil až do smrti. Do Nemecka nemienil nikdy viac vstúpiť. Roku 1936 mu zomrela žena Elsa. Od roku 1939 bývala uňho až do svojej smrti (1951) sestra Mária, ktorej manželovi nedovolili vstup do USA. Roku 1940 získal Einstein aj americké občianstvo, pričom mu švajčiarske občianstvo zostalo.

Už krátko pred Druhou svetovou vojnou Einstein napísal americkému prezidentovi Franklinovi D. Rooseveltovi v liste (známy ako Einsteinov- Szilárdov list), že Nemecko pravdepodobne vyvíja a vlastní „bombu nového typu“ a varoval, že USA musia zintenzívniť výskum v tejto oblasti. Nato začali aj USA vyvíjať (bez Einsteinovej účasti) atómovú bombu (výbor pre výskum využitia uránu, neskôr Projekt Manhattan) a vďaka tejto Einsteinovej iniciatíve sa im to nakoniec podarilo ešte pred Nemeckom.

Neskôr Einstein (príloha obrázok č. 8) (spolu s Albertom Schweitzerom a Bertrandom Russellom) bojoval proti zneužívaniu atómovej energie na vojnové účely a bol za zákaz atómových zbraní. Svoje posledné roky strávil Einstein s knihovníčkou Johannou Fantovou, ktorej denník nájdený v roku 2004 podáva informácie o Einsteinových posledných rokoch. Údajne sa prirovnával k „autu, ktoré je plné mechanických problémov“. Eisteinov syn trpel schizofréniou. Einstein zomrel v roku 1955 v Princetone.

9. Einsteinova osobnosť

Einstein bol typický roztržitý a zábudlivý profesor, ktorý sa veľmi nestaral o typ svojho oblečenia. Rád hral na husle a člnkoval. Mal tiež zmysel pre humor.
Einstein bol humanista, pacifista a s výhradami sionista (myšlienku samostatného židovského štátu nepovažoval za najšťastnejšiu).

V oblasti svojich filozofických názorov Einstein spočiatku uznával viaceré výsledky rakúskeho fyzika a filozofa E. Macha (1838-1916) či B. Spinozu (1632 - 1677). Neskôr začal byť materialistom a racionalistom, odmietal subjektívny idealizmus a bol proti indeterminizmu. Uznával existenciu vonkajšieho sveta, ktorý vnímajúci subjekt má poznávať a formovať.

Fyzika (a veda) má podľa Einsteina vykladať skutočnosť v priestore a čase, a to s čo možno najväčšou úplnosťou. Zdôrazňoval matematickú evidenciu a presnosť ako kritériá pravdivosti. V oblasti teórie vedeckého poznania pri vedeckej práci vychádzal zo skúsenosti, ale zároveň tvrdil, že k axiomatickým tvrdeniam, kategóriám a zákonom možno dospieť iba rozumom.

10. Záver a diskusia

Albert Einstein pri dvojstom výročí úmrtia I. Newtona napísal, že tohto tvorcu nových ideí osud postavil na rozhranie duchovného vývoja. Prečo? Nuž preto, že vytvoril teóriu, v ktorej diferenciálny zákon formuluje fyzikálnu príčinnosť, kauzalitu v plnej požiadavke vedca. Pri výročiach narodenia A. Einsteina môžeme povedať, že jeho zvedavosť a túžba po poznaní postavili do čela prevratných zmien v chápaní mikro-, makro- a megasveta.

Nebola to náhoda, že sa dostal do tohto čela. Z existujúcich predpokladov a možností to boli predovšetkým: tvrdá, dlhodobá práca na sebe, radosť zo spoznávania, tvorba pracovnej vedeckej klímy, informácie z dostatočné vzdialených zdrojov, nezávislosť na akademických hraniciach, formulácia vedeckého problému a strategické informácie.