Albert Einstein, 1921
Sinh	14 tháng 3, 1879(1879-03-14) Ulm, Württemberg, Đức
Mất	18 tháng 4, 1955 (76 tuổi) Princeton, New Jersey, Hoa Kỳ
Nơi cư ngụ	Đức, Ý, Thụy Sĩ, Hoa Kỳ
Quốc tịch	Đức (1879–96, 1914–33) Thụy Sĩ (1901–55) Mỹ (1940–55)
Ngành	Vật lý học
Nơi công tác	Văn phòng cấp bằng sáng chế Thụy Sĩ tại (Berne) Đại học Zurich Đại học Charles tại Praha Viện hàn lâm khoa học của Phổ Viện Kaiser Wilhelm Đại học Leiden Viện nghiên cứu cao cấp Princeton
Học trường	ETH Zurich
Người hướng dẫn luận án tiến sĩ	Alfred Kleiner
Nổi tiếng vì	Lý thuyết tương đối rộng Lý thuyết tương đối hẹp Chuyển động Brown Hiệu ứng quang điện Phương trình Einstein Phương trình trường Einstein Lý thuyết trường thống nhất Thống kê Bose–Einstein Nghịch lý EPR
Giải thưởng	Giải Nobel Vật lý (1921) Copley Medal (1925) Huy hiệu Max Planck (1929)
Chữ ký

Albert Einstein (phát âm /ˈælbərt ˈaɪnstaɪn/; Tiếng Đức: [ˈalbɐt ˈaɪ̯nʃtaɪ̯n] 

(14 tháng 3 năm 1879 – 18 tháng 4 năm 1955) là nhà vật lý lý thuyết người Mỹ gốc Đức – Do Thái. Ông được coi là một trong những nhà khoa học có ảnh hưởng nhất của mọi thời đại. Và người ta gọi ông là cha đẻ của vật lý hiện đại. ^[1] Ông nhận giải Nobel về vật lý năm 1921 "vì những đóng góp cho vật lý lý thuyết, và đặc biệt cho sự khám phá của ông về định luật quang điện."^[2] Ông được tạp chí Times phong là "Người đàn ông của thế kỷ". Ông là nhà khoa học vĩ đại nhất của thế kỷ XX và một trí thức lỗi lạc nhất trong lịch sử.

Ông có rất nhiều đóng góp cho vật lý và đặc biệt thành tựu nổi bật nhất là thuyết tương đối, thực tế bao gồm thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng, cơ sở của vũ trụ học, giải thích chuyển động của điểm cận nhật sao Thủy, tiên đoán sự lệch ánh sáng, định lý nhiễu loạn hao tán mà giải thích chuyển động Brown của các phân tử, lý thuyết photon và lưỡng tính sóng hạt, lý thuyết lượng tử của chuyển động nguyên tử trong chất rắn, khái niệm năng lượng điểm không, phiên bản bán cổ điển của phương trình Schrödinger, và lý thuyết lượng tử của khí đơn nguyên tử với tiên đoán ngưng tụ Bose–Einstein. Năm 1917, ông sử dụng thuyết tương đối rộng để miêu tả mô hình cấu trúc của toàn thể vũ trụ.^[3]

Trước nguy cơ chiến tranh thế giới lần hai, Einstein đã gửi một lá thư đến tổng thống Franklin D. Roosevelt cảnh báo nguy cơ nước Đức có thể phát triển một loại vũ khí nguyên tử. Kết quả là Roosevelt đã ủng hộ chương trình nghiên cứu uranium và dự án Manhattan bí mật, đưa nước Mỹ trở thành nước duy nhất sở hửu vũ khí nguyên tử trong thời gian xảy ra chiến tranh.

Einstein đã công bố hơn 300 nghiên cứu khoa học cùng với hơn 150 đề tài ngoài khoa học khác, ông cũng nhận được nhiều bằng tiến sĩ danh dự trong khoa học, y học và triết học từ nhiều trường đại học ở châu Âu và Bắc Mỹ^[3]; ông cũng viết nhiều về các chủ đề chính trị và triết học khác nhau như chủ nghĩa xã hội và quan hệ quốc tế.^[4] Với tài năng khiêm nhường bậc nhất của ông nên tên gọi "Einstein" đã trở thành đồng nghĩa với từ thiên tài.^[5]

Tiểu sử

Thời niên thiếu và trường học

Einstein lúc 4 tuổi. Bố Einstein chỉ cho cậu cái la bàn bỏ túi, và Einstein nhận thấy phải có cái gì đó làm cho kim chuyển động, mặc dù rõ ràng là "không gian trống rỗng."^[6]

Albert Einstein sinh ra trong một gia đình gốc Do Thái tại thành phố Ulm, bên dòng sông Đa Nuýp, bang Baden-Württemberg, nước Đức ngày 14 tháng Ba năm 1879.^[7] Bố ông là Hermann Einstein, một kĩ sư đồng thời là nhân viên bán hàng. Mẹ ông là Pauline Einstein (née Koch). Năm 1880, gia đình chuyển đến Munich, tại đây bố và bác ông mở công ty Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie, chuyên sản xuất các thiết bị điện một chiều.^[7]

Albert Einstein năm 1893 (14 tuổi). Từ Euclid, Einstein bắt đầu hiểu về lý luận logic, đến 12 tuổi, cậu đã học hình học Euclid. Ngay sau đó cậu bắt đầu khảo cứu giải tích các đại lượng vô cùng bé. 16 tuổi, cậu thực hiện thí nghiệm tưởng tượng đầu tiên nổi tiếng của mình trong đấy cậu hình dung ra sẽ như thế nào khi mình chạy cùng với tia sáng.^[8]

Gia đình Einstein không theo đạo của người Do Thái. Các con họ học trường tiểu học Công giáo từ 5 đến 10 tuổi.^[9] Mặc dù lúc còn bé Einstein nói rất khó khăn, nhưng cậu vẫn là học sinh giỏi nhất trường trong các môn khoa học tự nhiên.^[10][11] Khi lớn lên, Einstein tự làm các mô hình và thiết bị cơ học để nghịch và bắt đầu biểu lộ năng khiếu toán học của mình.^[7] Năm 1889, Max Talmud (sau đổi tên thành Max Talmey) chỉ cho cậu bé 10 tuổi Einstein những quyển sách cơ bản của khoa học, toán học và triết học, bao gồm Phê bình lý luận thuần túy của Immanuel Kant và cuốn Cơ bản của Euclid (sau này Einstein gọi là "sách hình học nhỏ thần thánh").^[12] Talmud là một sinh viên y khoa Do thái nghèo đến từ Ba Lan. Cộng đồng người Do thái sắp xếp cho Talmud ăn cùng với Einstein vào các ngày thứ Năm trong tuần trong vòng sáu năm. Trong thời gian này Talmud đã tận tâm hướng dẫn Einstein đến với nhiều chủ đề thú vị.^[13][14]

Năm 1894, công ty của bố cậu bị phá sản: dòng điện một chiều (DC) được thay thế bằng dòng xoay chiều (AC). Để tìm lĩnh vực kinh doanh mới, gia đình Einstein chuyển đến Italy, ban đầu đến Milan và vài tháng sau đó là Pavia. Khi gia đình chuyển đến Pavia, Einstein ở lại Munich để hoàn thành việc học tại Luitpold Gymnasium. Bố Einstein dự định cho anh theo học kĩ thuật điện, nhưng Einstein xung đột với chính quyền và bị gửi vào trường với việc học và dạy giáo điều. Sau này ông viết rằng tinh thần học và sáng tạo bị mất trong sự giới hạn của học thuộc lòng. Mùa xuân năm 1895, anh tìm cách quay trở lại với gia đình ở Pavia, với thuyết phục nhà trường để anh đi bằng cách dùng nhận xét của bác sĩ về anh.^[7] Trong thời gian này, Einstein đã viết bài báo khoa học đầu tiên, "Khảo cứu trạng thái Ether trong từ trường".^[15]

Einstein nộp đơn trực tiếp vào trường Bách khoa liên bang (ETH) ở Zürich, Thụy Sỹ. Do thiếu bằng tốt nghiệp phổ thông, anh phải tham gia thi tuyển, và đã bị trượt, mặc dù anh có điểm rất cao về toán học và vật lý.^[16] Gia đình gửi Albert đến Aarau, miền bắc Thụy sĩ để học nốt phổ thông.^[7] Trong khi ở trọ với gia đình giáo sử Jost Winteler, anh đã yêu con gái của gia đình, Marie. (Em gái Maja Einstein sau này lấy người con trai của Wintelet, Paul).^[17] Ở Aarau, Einstein học lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell. 17 tuổi, anh tốt nghiệp, và với sự đồng ý của bố anh, Einstein đã từ bỏ quyền công dân của vương quốc Württemberg để tránh nghĩa vụ quân sự, để rồi năm 1896 anh tham gia học toán học và vật lý tại trường Bách khoa Kỹ thuật ở Zurich. Marie Wintelet chuyển đến Olsberg, Thụy Sỹ để học.

Trong cùng năm, Mileva Marić, người vợ tương lai của Einstein, cũng vào trường Bách khoa Kỹ thuật để học toán và vật lý, và là thiếu nữ duy nhất trong lớp học. Các năm tiếp theo, tình bạn của hai người phát triển thành tình yêu. Trong một lá thư gửi cho cô, Einstein gọi Marić " một người mà em là người ngang hàng với anh và em có cá tính mạnh mẽ và độc lập như anh."^[18] Einstein tốt nghiệp trường Bách khoa kỹ thuật năm 1900 với tấm bằng cử nhân toán học và vật lý học;^[19] mặc dù các nhà lịch sử đã tranh luận là Marić có ảnh hưởng đến nghiên cứu của Einstein hay không, đa phần các nhà sử học hàn lâm đồng ý là cô không hề có ảnh hưởng khoa học đến Einstein.^[20][21][22]

Bố Hermann Einstein

Mẹ Pauline Koch

Em gái Maja Einstein

Gia đình

Albert Einstein và Mileva Maric, 1900		Einstein Albert và Elsa

Đầu năm 1902, Einstein và Mileva Marić có một con gái tên là Lieserl Einstein, sinh ở Novi Sad nơi bố mẹ của Marić sống.^[23] Tên đầy đủ của con họ không được biết, và Lieserl sống đến khoảng sau năm 1903.^[24]

Einstein và Marić cưới tháng 1 năm 1903. Tháng 5 năm 1904, đứa con trai đầu tiên của hai người, Hans Albert Einstein, sinh ra tại Bern, Thụy Sĩ. Con trai thứ hai của họ, Eduard Einstein sinh tại Zurich vào tháng 6 năm 1910. Năm 1914, Einstein dời đến Berlin, trong khi vợ ông ở lại Zurich cùng với các con. Marić và Einstein ly dị ngày 14 tháng 2 năm 1919, sau khi sống ly thân trong 5 năm.

Einstein lấy em họ con dì con già người Đức Elsa Löwenthal (18/1/1876–20/12/1936) vào ngày 2 tháng 6 năm 1919. Cô Elsa trước đó đã li dị thương gia ngành may Max Löwenthal (1864–1914) sau khi có ba người con với ông này (hai con gái, một con trai). Năm 1933, họ nhập cư Mỹ. Năm 1935, Elsa Einsten bị bệnh tim và chết vào tháng 12 năm 1936.^[25] Hai cô con gái riêng của Elsa () được Albert Einstein đối xử như con đẻ, và lấy họ của ông: Ilse Einstein và Margot Einstein^[26].

Cục bằng sáng chế

Bảo tàng (nhà) Einstein ở Kramgasse tại Bern, nơi Einstein sống cùng với người vợ đầu tiên trong Năm kỳ diệu của ông

Từ trái sang phải: Conrad Habicht, Maurice Solovine và Einstein, những người lập nên viện hàn lâm Olympia

Sau khi tốt ngiệp đại học, Einstein đã mất gần hai năm khó khăn trong việc tìm một vị trí giảng dạy, cuối cùng một người bạn của bố ông đã giúp ông làm việc tại Bern, ở Cục liên bang về sở hữu trí tuệ, cục bằng sáng chế, với vị trí là người kiểm tra các bằng sáng chế.^[27] Ông đánh giá các sáng chế cho các thiết bị điện từ. Năm 1903, ông vào biên chế lâu năm của Cục sáng chế Thụy sĩ, mặc dù ông đã vượt qua sự đề bạt cho đến khi ông "nắm bắt được công nghệ máy móc".^[28]

Nhiều công việc của ông tại Cục liên quan đến câu hỏi về sự truyền tín hiệu điện và sự đồng bộ hóa cơ điện của đồng hồ, hai vấn đề kĩ thuật xuất hiện rõ ràng trong các thí nghiệm tưởng tượng cuối cùng đã dẫn Einstein tới kết luận trực tiếp về bản chất của ánh sáng và sự liên hệ mật thiết giữa không gian và thời gian.^[29]

Cùng với những người bạn ông gặp ở Bern, Einstein đã thành lập một câu lạc bộ thảo luận hàng tuần về khoa học và triết học, mà ông nói đùa là "Viện hàn lâm Olympia". Họ thảo luận về các nghiên cứu của Henri Poincaré, Ernst Mach, and David Hume, mà sau này ảnh hưởng đến sự nghiệp khoa học và quan điểm triết học của Einstein.

Sự nghiệp hàn lâm

Năm 1901, Einstein có bài báo về lực mao dẫn trong cọng rơm xuất bản trong tạp chí nổi tiếng Annalen der Physik. ^[30] Năm 1905, ông nhận được bằng tiến sĩ tại Đại học Zurich. Luận án có nhan đề "Về một cách mới xác định kích thước phân tử". Trong cùng năm, còn được gọi là năm kỳ diệu của Einstein, ông công bố bốn bài báo đột phá, về hiệu ứng quang điện, về chuyển động Brown, thuyết tương đối đặc biệt, và sự tương đương khối lượng và năng lượng (E=mc²), khiến ông được chú ý tới trong giới hàn lâm trên toàn thế giới.

Năm 1908, ông được coi là nhà khoa học hàng đầu, và được bổ nhiệm làm giảng viên tại Đại học Bern. Các năm sau, ông rời Cuc bằng sáng chế và từ bỏ vị trí giảng viên để trở thành giáo sư vật lý tại Đại học Zurich. Ông trở thành giáo sư chính tại Đại học Karl-Ferdinand (nay là Đại học Charles) ở Praha năm 1911. Năm 1914, ông trở lại Đức sau khi được bổ nhiệm làm giám đốc của Viện Kaiser Wilhelm về vật lý (1914–1932)^[31] và giáo sư tại đại học Humboldt, Berlin, với một điều khoản đặc biệt trong bản hợp đồng cho phép ông được tự do trước những nghĩa vụ giảng dạy. Ông trở thành thành viên của Viện hàn lâm khoa học Phổ. Năm 1916, Einstein được bổ nhiệm làm chủ tịch của Hội Vật lý Đức (1916–1918).^[32][33]

Năm 1911, ông tính toán trên cơ sở lý thuyết mới thuyết tương đối tổng quát, rằng ánh sáng từ một ngôi sao khác sẽ bị bẻ cong bởi trường hấp dẫn của Mặt trơi. Tiên đoán đã được công nhận bởi các quan sát của đoàn thám hiểm thuộc vương quốc Anh do Sir Arthur Stanley Eddington dẫn đầu trong quá trình nhật thực vào ngày 29/5/1919. Các tờ báo quốc tế đăng sự kiện này khiến Einstein trở nên nổi tiếng toàn thế giới. Ngày 7 tháng 11 năm 1919, tờ báo tin tức hàng đầu của Anh The Times in một dòng chữ tựa đề trên trang nhất viết là: "Cách mạng trong Khoa học – Lý thuyết mới về Vũ trụ – Các tư tưởng của Newton đã bị lật nhào".^[34](Sau đó, rất nhiều câu hỏi xuất hiện liệu các đo đạc có đủ chính xác để công nhận tiên đoán.)

Năm 1921, Einstein nhận giải Nobel Vật lý. Do thuyết tương đối hẹp vẫn còn đang tranh cãi, nên hội đồng giải Nobel đã trao giải cho ông vì những giải thích về hiện tượng quang điện và các đóng góp cho vật lý. Ông nhận huy chương Copley từ Hội Hoàng gia năm 1925.

Định cư ở Mỹ

Nhà của Einstein ở Princeton

Năm 1933, Einstein phải nhập cư đến Mỹ do Đảng phát xít lên nắm quyền ở Đức^[35] và ông làm việc tại Viện nghiên cứu cao cấp ở Princeton, New Jersey, và ở đó cho đến khi qua đời năm 1955. Tại đây, ông đã không thành công khi cố gắng phát triển thuyết trường thống nhất và bác bỏ cách giải thích đã được chấp nhận của cơ học lượng tử.

Ông và Kurt Gödel, một thành viên khác trong viện, trở thành những người bạn thân. Họ hay đi dạo những quãng đường dài để cùng nhau thảo luận về công việc của nhau.

Khi chiến tranh thế giới lần hai nổ ra tại châu Âu, Einstein đã được khuyên là dùng ảnh hưởng lớn của mình để viết một bức thư gửi tới tổng thống Franklin D. Roosevelt ngày 2/8/1939 để cảnh báo khả năng quân đội phát xít Đức có thể phát triển bom nguyên tử.

Năm 1940, ông trở thành công dân Mỹ.

Năm 1952, ông được đề nghị làm tổng thống Israel, nhưng đã từ chối thông qua bức thư gửi đại sứ quán Israel tại Mỹ Abba Eban (Aubrey Solomon Meir Eban, 1915-2002)^[36]:

Qua đời

Vào ngày 17 tháng tư năm 1955, Albert Einstein bị chảy máu trong do vỡ động mạch chủ, mà trước đó đã được phẫu thuật bởi tiến sĩ Rudolph Nissen năm 1948.^[37] Ông đã viết nháp chuẩn bị cho bài phát biểu trên truyền hình kỷ niệm ngày độc lập thứ bảy của nhà nước Isarel khi trên đường đến bệnh viện, nhưng ông đã không kịp hoàn thành nó.^[38] Einstein đã từ chối phẫu thuật, ông nói: "Tôi muốn đi khi tôi muốn. Thật vô vị để duy trì cuộc sống giả tạo. Tôi đã hoàn thành chia sẻ của mình, đã đến lúc phải đi. Tôi sẽ làm nó thật thanh thản."^[39] Ông mất trong bệnh viện Princeton vào sáng sớm hôm sau ở tuổi 76, nơi ông vẫn tiếp tục làm việc đến hơi thở cuối cùng. Thi thể Einstein được hỏa táng và tro được rải khắp nơi quanh vùng của Viện nghiên cứu cao cấp, Princeton, New Jersey.^[40][41]

Trong quá trình khám nghiệm tử thi, nhà nghiên cứu bệnh học thuộc bệnh viện Princeton, Thomas Stoltz Harvey đã mổ lấy não của Einstein để bảo quản, mà không được sự cho phép của gia đình ông, với hy vọng rằng khoa học thần kinh trong tương lai có thể khám phá ra điều làm Einstein trở nên thông minh.^[42]

Sự nghiệp khoa học

Trong suốt cuộc đời ông, Einstein xuất bản rất nhiều sách và hàng trăm bài báo. Phần lớn về vật lý, nhưng một số ít bày tỏ quan điểm chính trị cánh tả về chủ nghĩa hòa bình, chủ nghĩa xã hội, và chủ nghĩa phục quốc Do thái.^[4][7] Ngoài các nghiên cứu của cá nhân ông, ông còn hợp tác với nhiều nhà khoa học khác về các lĩnh vực khoa học như: Thống kê Bose–Einstein, máy làm lạnh Einstein và nhiều nghiên cứu khác.^[43]

Vật lý những năm 1900

Các bài báo ban đầu của Einstein bắt nguồn từ sự cố gắng chứng minh rằng nguyên tử tồn tại và có kích thước hữu hạn khác không. Tại thời điểm viết bài báo đầu tiên năm 1902, các nhà vật lý vẫn chưa chấp nhận hoàn toàn rằng nguyên tử tồn tại thực sự, mặc dù các nhà hóa học đã có những chứng cứ cụ thể từ các công trình của Antoine Lavoisier trước một thế kỷ. Lý do các nhà vật lý vẫn nghi ngờ vì không có một lý thuyết nào ở thế kỷ 19 có thể giải thích đầy đủ tính chất của vật chất từ các tính chất của nguyên tử.

Ludwig Boltzmann là nhà vật lý nguyên tử dẫn đầu của thế kỷ 19, người đã đấu tranh nhiều năm để thuyết phục sự chấp nhận nguyên tử. Boltzmann đã đưa ra cách giải thích các định luật nhiệt động học, gợi ý rằng định luật tăng entropy có tính thống kê. Theo cách suy nghĩ của Boltzmann, entropy là logarit của số các cách một hệ có được cấu hình bên trong. Lý do entropy tăng chỉ bởi vì xác suất để một hệ từ trạng thái đặc biệt với chỉ vài cấu hình bên trong chuyển sang hệ có nhiều trạng thái hơn là lớn. Trong khi cách giải thích thống kê của Boltzmann về entropy được công nhận rộng rãi ngày nay, và Einstein đã tin vào điều này, tại thời điểm đầu thế kỷ 20 nó ít được mọi người để ý đến.

Ý tưởng thống kê được áp dụng thành công nhất khi giải thích tính chất của chất khí. James Clerk Maxwell, một nhà nguyên tử học hàng đầu khác, đã tìm ra sự phân bố vận tốc của các nguyên tử trong chất khí, và ông đi đến một kết luận ngạc nhiên là tính nhớt của chất khí có thể độc lập với mật độ của nó. Về mặt trực giác, ma sát trong chất khí dường như bằng không khi mật độ đi về không, nhưng diều này không phải vậy, bởi vì đường di chuyển tự do trung bình của các nguyên tử trở lên rộng hơn tại mật độ thấp. Những thí nghiệm tiếp sau của Maxwell và vợ ông xác nhận tiên đoán kì lạ này. Các thí nghiệm khác trên chất khí và chân không, sử dụng một trống quay tách, cho thấy các nguyên tử trong chất khí có các vận tốc phân bố tuân theo định luật phân bố của Maxwell.

Bên cạnh những thành công này, cũng có những mâu thuẫn. Maxwell chú ý rằng tại nhiệt độ thấp, lý thuyết nguyên tử tiên đoán nhiệt lượng xác định quá lớn. Trong cơ học thống kê cổ điển, mọi dao động điều hòa đơn giản (chuyển động kiểu lò xo) có nhiệt năng k_BT ở nhiệt độ trung bình T, do vậy nhiệt dung riêng của mọi lò xo là hằng số Boltzmannk_B. Một chất rắn đơn nguyên tử với Nnguyên tử có thể được xem là N quả cầu nhỏ tương ứng với N nguyên tử gắn vào mỗi vị trí nút mạng với 3N lò xo, do vậy nhiệt dung riêng của chất rắn là 3Nk_B, một kết quả của định luật Dulong–Petit. Định luật đúng cho nhiệt độ phòng, nhưng không đúng đối với nhiệt độ lạnh hơn. Tại gần 0K, nhiệt dung riêng bằng không.

Tương tự, một chất khí cấu thành từ phân tử hai nguyên tử có thể được xem là hai quả cầu gắn với nhau bởi một lò xo. Lò xo này có năng lượng k_BT tại nhiệt độ cao, và cộng thêm vào một lượng nhiệt k_B cho nhiệt dung riêng ở nhiệt độ khoảng 1000 độ, nhưng tại nhiệt độ thấp lượng nhiệt thêm này sẽ biến mất. Tại 0 độ, mọi nhiệt dung riêng do sự quay và rung động đều biến mất. Kết quả này mâu thuẫn với vật lý cổ điển.

Những mâu thuẫn rõ ràng nhất là trong lý thuyết về sóng ánh sáng. Các sóng liên tục trong một hộp được coi như vô số lò xo chuyển động, mỗi cái tương ứng với sóng đứng. Mỗi sóng đứng có một nhiệt dung riêng xác định k_B, do đó tổng nhiệt dung riêng của sóng liên tục giống ánh sáng trở thành vô hạn trong cơ học cổ điển. Điều này rõ ràng là vi phạm đối với định luật bảo toàn năng lượng.

Những mâu thuẫn này dẫn đến nhiều người nói rằng nguyên tử không mang tính vật lý, mà là toán học. Đáng chú ý trong số những người hoài nghi là Ernst Mach, người theo triết học thực chứng mà đã dẫn ông đến nhu cầu là nếu nguyên tử tồn tại, thì nó có thể nhìn thấy được.^[44] Mach tin rằng những nguyên tử này là một giả tưởng hữu dụng, mà trong thực tế chúng được giả sử là nhỏ vô hạn, do vậy số Avogadro là vô hạn, hoặc rất lớn để coi như vô hạn, và k_B là vô cùng nhỏ. Có những thí nghiệm có thể giải thích được bằng lý thuyết nguyên tử, nhưng lại có những thí nghiệm thì không thể giải thích được, và nó vẫn luôn là thế.

Einstein đã phản đối quan điểm này. Suốt sự nghiệp của mình, ông là một nhà duy thực. Ông tin rằng một lý thuyết phù hợp duy nhất có thể giải thích được mọi quan sát, lý thuyết này sẽ là một mô tả về cái thực sự đã diễn ra, và những điều ẩn sau nó. Từ đó ông cho rằng quan điểm về nguyên tử là đúng. Điều này dẫn ông đầu tiên đến với nhiệt động học, rồi đến vật lý thống kê, và lý thuyết nhiệt dung riêng của chất rắn.

Năm 1905, trong khi làm việc ở phòng cấp phát bằng sáng chế, tạp chí tiếng Đức hàng đầu Annalen der Physik đã xuất bản bốn bài báo của Einstein. Bốn bài báo sau này được coi là một cuộc cách mạng trong vật lý, và năm 1905 trở thành "năm kỳ diệu của Einstein".

Ngày 30 tháng Tư năm 1905, Einstein hoàn thành luận án của mình dưới sự hướng dẫn của Alfred Kleiner, giáo sư vật lý thực nghiệm. Einstein được trao bằng tiến sĩ ở Đại học Zurich. Luận án của ông với tên "Một cách mới xác định kích thước phân tử". ^[45]

Thăng giáng nhiệt động và vật lý thống kê

Xem bài chính: Vật lý thống kê

Các bài báo sớm nhất của Einstein đề cập đến nhiệt động học. Trong đó ông cố gắng giải thích các hiện tượng từ quan điểm thống kê của nguyên tử.

Nghiên cứu của ông trong năm 1903 và 1904 tập trung vào hiệu ứng kích thước nguyên tử hữu hạn tác động đến hiện tượng tán xạ. Giống như nghiên cứu của Maxwell, sự hữu hạn của kích thước nguyên tử dẫn đến các hiệu ứng có thể quan sát được. Nghiên cứu này nằm trong vấn đề chính của vật lý ở thời đại ông. Chúng cũng là nội dung chính trong luận án tiến sĩ của ông.^[46]

Kết quả chính đầu tiên của ông trong lĩnh vực này là lý thuyết thăng giáng nhiệt động. Khi cân bằng, một hệ có entropy cực đại, và theo cách hiểu của thống kê, nó có thể có thăng giáng nhỏ. Einstein chỉ ra rằng thăng giáng thống kê của vật thể vĩ mô, giống như gương treo trên lò xo, có thể được hoàn toàn xác định bởi đạo hàm bậc hai của entropy theo vị trí của gương.

Nghiên cứu cách kiểm tra quan hệ này, ông đã có đột phá lớn năm 1905. Ông nhận ra rằng lý thuyết này tiên đoán một hiệu ứng quan sát được cho một vật có thể di chuyển xung quanh tự do. Vì vật có thể có vận tốc ngẫu nhiên do vậy nó có thể di chuyển ngẫu nhiên, giống như một nguyên tử đơn lẻ. Động năng trung bình của vật này là k_BT, và thời gian phân rã của thăng giáng có thể được xác định hoàn toàn bởi định luật ma sát.

Định luật ma sát cho quả cầu nhỏ trong chất lỏng nhớt giống nước được khám phá bởi George Stokes. Ông chỉ ra đối với vận tốc nhỏ, lực ma sát tỉ lệ với vận tốc, và bán kính của hạt. Quan hệ này được sử dụng để tính toán hạt chuyển động được một quãng đường bao nhiêu trong nước do chuyển động nhiệt ngẫu nhiên của nó, và Einstein chú ý là với những quả cầu kích thước khoảng một micron, chúng có thể di chuyển với vận tốc vài micron trong một giây. Chuyển động này đã được quan sát bởi nhà thực vật học Robert Brown dưới kính hiển vi, và được gọi là chuyển động Brown. Einstein đã đồng nhất chuyển động này với tiên đoán của lý thuyết ông đưa ra. Từ thăng giáng gây ra chuyển động Brown cũng chính là thăng giáng vận tốc của các nguyên tử, nên việc đo chính xác chuyển động Brown sử dụng lý thuyết của Einstein đã cho thấy hằng số Boltzmann là khác không và cho phép đo được số Avogadro.

Các thí nghiệm này được thực hiện vài năm sau đó, cho một ước lượng thô về số Avogadro phù hợp với ước lượng chính xác hơn của lý thuyết vật đen của Max Planck, và thí nghiệm đo điện tích của Robert Millikan.^[47] Không như các phương pháp khác, đòi hỏi của Einstein cần rất ít các điều giả xử lý thuyết hay vật lý mới, vì đã trực tiếp đo chuyển động của nguyên tử qua các hạt nhìn thấy được.

Lý thuyết của Einstein về chuyển động Brown là bài báo đầu tiên về lĩnh vực vật lý thống kê. Nó thiết lập mối liên hệ giữa thăng giáng và sự tiêu tán. Điều này được Einstein chỉ ra là đúng đối với thăng giáng độc lập thời gian, nhưng trong bài báo về chuyển động Brown ông chỉ ra rằng tỉ số nghỉ động học (dynamical relaxation rates) được tính toán từ cơ học cổ điển có thể được dùng là tỉ số nghỉ thống kê (statistical relaxation rates) để dẫn ra định luật khuếch tán động học. Những quan hệ này gọi là phương trình Einstein trong lý thuyết động học phân tử.

Lý thuyết về chuyển động Brown đã mở đầu năm kỳ diệu của Einstein, nhưng nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thuyết phục các nhà vật lý chấp nhận thuyết nguyên tử.

Thí nghiệm tưởng tượng và nguyên lý vật lý tiên nghiệm

Suy nghĩ của Einstein phải trải qua một sự thay đổi vào năm 1905. Ông đã hiểu rằng các tính chất lượng tử của ánh sáng có nghĩa là các phương trình Maxwell chỉ là một xấp xỉ. Ông biết rằng các định luật mới có thể thay thế chúng, nhưng ông không biết làm thế nào để tìm ra các định luật này. Ông cảm thấy rằng ước đoán các mối quan hệ hình thức sẽ không đi đến đâu.

Thay vào đó ông quyết định tập trung vào các nguyên lý tiên nghiệm, chúng nói rằng các định luật vật lý có thể được hiểu là thỏa mãn trong những trường hợp rất rộng thậm chí trong những phạm vi mà chúng chưa từng được áp dụng. Một ví dụ được chấp nhận rộng rãi của nguyên lý tiên nghiệm đó là tính bất biến quay. Nếu một lực mới được khám phá trong vật lý, lực này có thể lập tức được hiểu nó có tính bất biến quay mà không cần phải suy xét. Einstein đã hướng tìm các nguyên lý mới thuộc kiểu này, để dẫn đường tìm ra các ý tưởng vật lý. Khi các nguyên lý cần tìm đã đủ, thì vật lý mới sẽ là lý thuyết phù hợp đơn giản nhất với các nguyên lý và các định luật đã được biết trước đó.

Nguyên lý tiên nghiệm tổng quát đầu tiên do Einstein tìm ra là nguyên lý tương đối, theo đó chuyển động tịnh tiến đều không phân biệt được với trạng thái đứng im. Nguyên lý này được Hermann Minkowski cho là sự tổng quát hóa của tính bất biến quay từ không gian vào không-thời gian. Những nguyên lý khác giả thiết bởi Einstein và sau đó mới được chứng minh là nguyên lý tương đương và nguyên lý bất biến đoạn nhiệt của số lượng tử. Một nguyên lý tổng quát khác của Einstein, còn gọi là nguyên lý Mach, vẫn còn đang được tranh cãi gay gắt, là liệu nó đúng trong thế giới của chúng ta hay không.

Việc sử dụng các nguyên lý tiên nghiệm là một phương pháp đặc biệt độc đáo trong các nghiên cứu đầu tiên của Einstein, và nó trở thành một công cụ tiêu chuẩn trong vật lý hiện đại.

Lý thuyết tương đối hẹp

Xem bài: Lịch sử thuyết tương đối hẹp

Bài báo năm 1905 của ông về điện động lực học các vật thể chuyển động đã giới thiệu lý thuyết tương đối hẹp, cho thấy vận tốc ánh sáng độc lập với trạng thái chuyển động của quan sát viên đã đòi hỏi những sự thay đổi cơ bản về khái niệm của sự đồng thời. Những hề quả của kết luận này bao gồm sự giãn thời gian và co độ dài (theo hướng chuyển động) của vật thể chuyển động tương đối đối với hệ quy chiếu của quan sát viên. Bài báo này cũng bác bỏ sự tồn tại của Ether - một trong những vấn đề lớn của thời đó.^[48]

Trong bài báo về sự tương đương khối lượng-năng lượng, vấn đề này cũng đã được quan tâm tới trước đó bởi các khái niệm khác, Einstein đã rút ra từ các phương trình của thuyết tương đối hẹp hệ thức nổi tiếng trong thế kỷ 20: E = mc².^[49][50] Hệ thức này cho thấy một khối lượng nhỏ cũng có thể chuyển thành một năng lượng khổng lồ và nó đã thúc đẩy phát triển năng lượng hạt nhân.^[51]

Công trình của Einstein về thuyết tương đối đặc biệt năm 1905 vẫn còn là đề tài tranh cãi trong nhiều năm sau đó, nhưng ngay từ ban đầu nó đã được các nhà vật lý hàng đầu ủng hộ, khởi đầu là Max Planck.^[52][53]

Photon

Xem thêm: Photon

Trong một bài báo năm 1905,^[54] Einstein đã đặt ra một tiên đề đó là ánh sáng bao gồm các hạt rời rạc gọi là lượng tử. Lượng tử ánh sáng của Einstein hầu như bị các nhà vật lý bác bỏ khi ông mới giới thiệu ý tưởng này, trong đó có Max Planck và Niels Bohr. Ý tưởng này chỉ được chấp nhận rộng rãi vào năm 1919, nhờ những thí nghiệm chi tiết của Robert Millikan về hiệu ứng quang điện, và phép đo sự tán xạ Compton của Arthur Compton.

Bài báo của Einstein về các hạt ánh sáng hầu hết được xuất phát từ các nghiên cứu về nhiệt động lực học. Ông không bị thúc đẩy bởi các thí nghiệm về hiệu ứng quang điện, mà không phù hợp với lý thuyết của ông trong vòng 50 năm sau. Einstein quan tâm đến entropy của ánh sáng tại nhiệt độ T, và phân nó thành hai phần bao gồm phần tần số thấp và phần tần số cao. Phần ánh sáng tần số cao được miêu tả bởi định luật Wien, có entropy giống hệt với entropy của các phân tử khí cổ điển.

Từ entropy là số logarit của các trạng thái có thể, Einstein kết luận là số các trạng thái của ánh sáng bước sóng ngắn trong một hộp với thể tích V bằng với số các trạng thái của một nhóm các hạt lượng tử trong cùng hộp. Do ông (không giống với những người khác) cảm thấy dễ chịu với cách giải thích thống kê, ông tin rằng tiên đề về ánh sáng được lượng tử hóa là một công cụ giải thích tính hợp lý cho entropy.

Điều này dẫn ông đến kết luận là mỗi sóng với tần số f sẽ đồng hành với một tập hợp các photon, mỗi hạt ứng với năng lượng hf, trong đó h là hằng số Planck. Ông không thể bàn luận thêm, bởi vì Einstein không giám chắc các hạt liên hệ như thế nào với sóng. Nhưng ông đề nghị là ý tưởng này có thể giải thích các kết quả thí nghiệm khác, như hiệu ứng quang điện.^[55]

Lượng tử hóa dao động nguyên tử

Xem thêm: Lý thuyết chất rắn Einstein

Eiinstein tiếp tục nghiên cứu về cơ học lượng tử vào năm 1906, tìm cách giải thích sự dị thường của nhiệt dung riêng trong các chất rắn. Đây là ứng dụng đầu tiên của lý thuyết lượng tử vào một hệ cơ học. Từ định luật Planck về phân bố bức xạ ánh sáng không cho kết quả về nhiệt dung riêng vô hạn, cùng ý tưởng này có thể được áp dụng cho chất rắn để khắc phục vấn đề nhiệt dung riêng vô hạn trong các chất này. Einstein đã chỉ ra một mô hình đơn giản với giẩ thuyết là chuyển động của các nguyên tử trong chất rắn bị lượng tử hóa để giải thích tại sao nhiệt dung riêng của chất rắn lại trở về không khi tiến gần đến độ không tuyệt đối.

Mô hình của Einstein coi mỗi nguyên tử được kết nối với một lò xo. Thay vì liên kết tất cả các nguyên tử với nhau, mà sẽ dẫn đến các sóng đứng với các loại tần số khác nhau, Einstein tưởng tượng ra mỗi nguyên tử được gắn tại một điểm trong không gian bởi chỉ một lò xo. Điều này không đúng về mặt vật lý, nhưng lý thuyết vẫn tiên đoán nhiệt dung riêng là 3Nk_B, do số các dao động độc lập đều giống nhau.

Einstein từ đó giả sử là chuyển động trong mô hình này bị lượng tử hóa, tuân theo định luật Planck, do vậy mỗi chuyển động độc lập của lò xo có năng lượng bằng một số nguyên lần hf, trong đó f là tần số dao động. Với giả sử này, ông áp dụng phương pháp thống kê của Boltzmann để tính ra năng lượng trung bình của mỗi lò xo trong một khoảng thời gian. Kết quả thu được giống với kết quả của Planck cho ánh sáng: tại nhiệt độ mà k_BT nhỏ hơn hf, chuyển động bị ngưng lại (đóng băng), và nhiệt dung riêng tiến về 0.

Và Einstein kết luận là cơ học lượng tử có thể giải được các vấn đề lớn trong vật lý cổ điển, như tính dị thường của nhiệt dung riêng. Các hạt hàm ý trong công thức trên bây giờ được gọi là các photon. Vì mọi lò xo trong lý thuyết của Einstein đều có độ cứng như nhau, nên chúng dao động như nhau tại cùng một nhiệt độ, và điều này dẫn đến tiên đoán là nhiệt dung riêng tiến về 0 theo hàm lũy thừa khi nhiệt độ giảm đi về 0K.

Nghiên cứu này là nền tảng của vật lý vật chất ngưng tụ sau này.

Nguyên lý đoạn nhiệt và các biến tác động góc

Trong thập niên 1910, cơ học lượng tử đã mở rộng phạm vi ra nhiều hệ thống khác nhau. Sau khi Ernest Rutherford đã khám phá ra các hạt nhân và đề xuất các electron có quỹ đạo quanh hạt nhân giống như quỹ đạo của các hành tinh. Niels Bohr đã áp dụng các tiên đề của cơ học lượng tử được Planck và Einstein đưa ra và phát triển để giải thích chuyển động của electron trong nguyên tử, và của bảng tuần hoàn các nguyên tố.

Einstein đã đóng góp vào những phát triển này bởi liên hệ chúng với các tư tưởng của Wilhelm Wien năm 1898. Wien đã đưa ra giả thuyết về "bất biến đoạn nhiệt" của trạng thái cân bằng nhiệt cho phép mọi bức xạ của vật đen tại các nhiệt độ khác nhau được dẫn ra từ 'định luật dịch chuyển Wien. Einstein năm 1911 đã chú ý đến là cùng nguyên lý đoạn nhiệt này cũng chỉ ra các đại lượng bị lượng tử hóa trong chuyển động cơ học bất kì phải là bất biến đoạn nhiệt. Arnold Sommerfeld đã đồng nhất bất biến đoạn nhiệt này là biến tác dụng của cơ học cổ điển. Định luật tác dụng thay đổi được bị lượng tử hóa là nguyên lý cơ sở của thuyết lượng tử khi nó được biết từ 1900 đến 1925.

Lưỡng tính sóng - hạt

Xem thêm: lưỡng tính sóng hạt

Mặc dù cục cấp bằng sáng chế đã bổ nhiệm Einstein làm nhân viên kĩ thuật kiểm tra hạng hai năm 1906, nhưng ông không hề từ bỏ sự nghiệp khoa học của mình. Năm 1908, ông trở thành giảng viên thỉnh giảng (privatdozent) tại trường Đại học Bern.^[56] Trong "über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung" ("The Development of Our Views on the Composition and Essence of Radiation"), về sự lượng tử hóa của ánh sáng, và trong một bài báo đầu năm 1909, Einstein chỉ ra rằng lượng tử năng lượng của Planck phải có động lượng và có thể cư xử như các hạt điểm độc lập. Bài báo này đưa ra khái niệm photon (mặc dù Gilbert N. Lewis đặt tên gọi photon mãi tới năm 1926) và mở ra khái niệm lưỡng tính sóng-hạt trong cơ học lượng tử.

Lý thuyết giới hạn trắng đục

Einstein đã quay trở lại vấn đề nhiễu loạn nhiệt động học, với suy nghĩ tìm cách giải quyết những sự thay đổi mật độ trong chất lỏng tại điểm giới hạn của nó. Thông thường, nhiễu loạn mật độ được khử bởi đạo hàm bậc hai của năng lượng tự do theo mật độ. Tại điểm giới hạn này, đạo hàm bằng không, dẫn đến nhứng nhiễu loạn lớn. Hiệu ứng nhiễu loạn mật độ mà theo đó mọi bước sóng của ánh sáng bị tán xạ khi đi vào môi trường khác, làm cho chất lỏng nhìn trắng như sữa. Einstein liên hệ hiện tượng này với hiện tượng tán xạ Raleigh, mà xảy ra khi độ lớn nhiễu loạn nhỏ hơn bước sóng, và hiện tượng này đã giải thích hiện tượng tại sao bầu trời có màu xanh.^[57]

Einstein tại hội nghị Solvay năm 1911. Năm này ông trở thành phó giáo sư tại Đại học Zurich, và ngay sau đó ông trở thành giáo sư tại đại học Charles-Ferdinand ở Praha.

Năng lượng điểm không

Trực giác vật lý của Einstein đã dẫn ông chú ý đến các năng lượng dao động Planck không thể có điểm không. Ông sửa lại giả thuyết Planck bằng cách cho trạng thái năng lượng thấp nhất của một đối tượng dao động bằng với ¹⁄₂hf, bằng một nửa khoảng năng lượng giữa hai mức. Sự thay đổi này được nghiên cứu cùng với Otto Stern, trên cơ sở của nhiệt động học phân tử hai nguyên tử mà có thể tách ra thành hai nguyên tử tự do.

Nguyên lý tương đương

Bài chính: Nguyên lý tương đương

Năm 1907, khi còn đang làm việc tại cuc bằng sáng chế, Einstein đã có cái mà ông gọi là "ý tưởng hạnh phúc nhất" trong đời ông. Ông nhận ra là nguyên lý tương đối có thể mở rộng sang trường hấp dẫn. Ông suy nghĩ về trường hợp một hộp chuyển động với gia tốc đều nhưng không phải đặt trong trường hấp dẫn, và ông nhận ra là nó không thể khác biệt so với trường hợp hộp đứng im trong trường hấp dẫn không thay đổi.^[58] Ông áp dụng thuyết tương đối hẹp để thấy tốc độ của các đồng hồ tại đỉnh hộp gia tốc lên trên sẽ nhanh hơn tốc độ của đồng hồ ở đáy hộp. Ông kết luận là tốc độ của đồng hồ phụ thuộc vào vị trí của chúng trong trường hấp dẫn, và hiệu giữa hai tốc độ đồng hồ tỉ lệ với thế năng hấp dẫn theo xấp xỉ bậc nhất.

Mặc du sự xấp xỉ này là thô, nó cho phép ông tính được độ lệch của tia sáng do hấp dẫn. Điều này làm cho ông tin tưởng rằng lý thuyết vô hướng về hấp dẫn được đề xuất bởi Gunnar Nordström là không đúng. Nhưng giá trị thực cho độ lệch mà ông tính ra là bị sai giá trị nhỏ đi 2 lần, do xấp xỉ ông sử dụng không còn thỏa mãn đối với các vật thể di chuyển gần vận tốc của ánh sáng. Khi Einstein hoàn thiện thuyết tương đối tổng quát, ông đã sửa lại thiếu sót này và tiên đoán được giá trị đúng của độ lệch tia sáng đi gần Mặt Trời.

Từ Praha, Einstein đăng một bài báo về các hiệu ứng của hấp dẫn tác động lên ánh sáng, đặc biệt là dịch chuyển đỏ do hấp dẫn và độ lệch ánh sáng do hấp dẫn. Bài báo đã thúc đẩy các nhà thiên văn học xác định độ lệch tia sáng trong quá trình quan sát nhật thực. ^[59] Nhà thiên văn người Đức Erwin Finlay-Freundlich đã công bố tiên đoán của Einstein ra toàn thế giới để cộng đồng các nhà khoa học được biết đến.^[60]

Einstein đã suy nghĩ về bản chất trường hấp dẫn trong các năm 1909-1912, nghiên cứu các tính chất của chúng bằng các thí nghiệm tưởng tượng đơn giản. Trong đó có thí nghiệm về một cái đĩa quay. Einstein tưởng tượng ra một quan sát viên thực hiện các thí nghiệm trên 1 cái bàn quay. Ông chú ý rằng quan sát viên có thể đo được một giá trị khác cho hằng số toán học pi so với trong hình học Euclid. Lý do là vì bán kính của một đường tròn là không đổi do được đo với một cái thước không bị co độ dài, nhưng theo thuyết tương đối hẹp chu vi của đường tròn dường như lớn hơn do cái thước dùng để đo chu vi bị co ngắn lại.

Mặt khác Einstein tin tưởng rằng các định luật vật lý là cục bộ, được miêu tả bởi các trường cục bộ, ông kết luận rằng không thời gian có thể bị cong cục bộ. Điều này dẫn ông đến nghiên cứu hình học Riemann, và hình thành lên ngôn ngữ của thuyết tương đối tổng quát.

Thuyết tương đối rộng

Xem bài: Lịch sử thuyết tương đối rộng

Năm 1912, Einstein trở lại Thụy Sĩ để nhận chức danh giáo sư tại nơi ông từng học, trường ETH. Khi ông trở lại Zurich, ngay lập tức ông đến thăm người bạn cùng lớp đại học ETH là Marcel Grossmann, bây giờ trở thành giáo sư toán học, đã giới thiệu cho ông hình học Riemann và tổng quát hơn là hình học vi phân. Theo đề nghị của nhà toán học người Italia Tullio Levi-Civita, Einstein bắt đầu khám phá ra sự hữu ích của hiệp biến tổng quát (cơ bản là sử dụng tensor) cho lý thuyết hấp dẫn mới của ông. Có lúc Einstein nghĩ rằng có một số sai lầm với cách tiếp cận này, nhưng sau đó ông đã quay trở lại với nó, và cuối năm 1915, ông đã công bố thuyết tương đối rộng theo dạng ngày nay của lý thuyết.^[61] Lý thuyết này giải thích hấp dẫn là do sự cong của không thời gian do vật chất, ảnh hưởng tới chuyển động quán tính của các vật chất khác. Trong chiến tranh thế giới lần thứ nhất, nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Liên minh trung tâm chỉ có thể được thực hiện tại các viện Hàn lâm của liên minh này, vì lí do an ning quốc gia. Một vài nghiên cứu của Einstein đã đến được Vương quốc Anh và Hoa kì thông qua nỗ lỗ lực của nhà vật lý người Áo Paul Ehrenfest và của các nhà vật lý người Hà Lan, đặc biệt là Nobel gia Hendrik Lorentz và Willem de Sitter của Đại học Leiden. Sau khi chiến tranh kết thúc, Einstein vẫn duy trì mối liên hệ của ông với trường Đại học Leiden, và nhận làm giáo sư đặc biệt cho trường này trong mười năm, từ 1920 đến 1930, Einstein thường xuyên đến Hà Lan để giảng dạy.^[62]

Năm 1917, một vài nhà thiên văn học chấp nhận lời đề xuất năm 1911 của Einstein khi ông ở Praha. Đài quan sát núi Wilson ở California, Hoa kì, công bố kết quả phân tích phổ của Mặt Trời cho thấy không có sự dịch chuyển đỏ do hấp dẫn.^[63] Năm 1918, Đài quan sát Lick, cũng ở California, thông báo rằng rất khó có thể bác bỏ được tiên đoán của Einstein, mặc dù kết quả của họ không được công bố.^[64]

Bức ảnh chụp nhật thực của Eddington, xác nhận tiên đoán của lý thuyết Einstein rằng ánh sáng bị "bẻ cong.” Vào ngày 7/11/1919, tạp chí hàng đầu của vương quốc Anh The Times được phát hành với tiêu đề: “Cách mạng trong khoa học – Lý thuyết mới của vũ trụ – Tư tưởng của Newton đã bị lật đổ.”^[34]

Tuy nhiên vào tháng 5 năm 1919, một đội các nhà thiên văn học do Arthur Stanley Eddington dẫn đầu đã xác nhận rằng tiên đoán của Einstein về sự bẻ cong của tia sáng do hấp dẫn của Mặt Trời trong khi chụp các bức ảnh trong quá trình nhật thực tại Príncipe, một hòn đảo nằm phía tây châu Phi đồng thời với một đoàn thám hiểm ở Sobral, phía bắc Brazil.^[60] Nobel gia Max Born tán dương thuyết tương đối tổng quát như là "một kỳ công lớn nhất của tư duy con người về tự nhiên";^[65] và Nobel gia người Anh Paul Dirac nói "nó có thể là khám phá khoa học lớn nhất đã từng được phát hiện".^[66] Các phương tiện thông tin quốc tế lan truyền khám phá này khiến Einstein trở nên nổi tiếng khắp thế giới.

Đã có những ý kiến cho rằng việc kiểm tra lại các bức ảnh của đoàn thám hiểm Eddington cho thấy độ lớn sai số của thí nghiệm bằng với kết quả thu được từ hiệu ứng mà Eddington đã đo để chứng minh, và đoàn thám hiểm người Anh năm 1962 đã kết luận là phương pháp đã đo là không đủ tin cậy.^[34] Sự bẻ cong của tia sáng trong quá trình nhật thực đã được xác nhận bởi các quan sát chính xác hơn sau đó.^[67] Về sau, nhiều thí nghiệm sau này đã xác nhận các tiên đoán của thuyết tương đối rộng.^[68] Cùng với sự mới nổi tiếng của Einstein, nhiều nhà khoa học Đức thời đó đã có nhứng động thái để chống lại Einstein cũng như các công trình của ông.^[69][70]

Vũ trụ học

Bài chính: Vũ trụ học

Năm 1917, Einstein đã áp dụng thuyết tương đối rộng cho mô hình cấu trúc của vũ trụ trên toàn bộ. Ông muốn vũ trụ là vĩnh hằng và bất biến, nhưng một mô hình vũ trụ như thế không tương thích với thuyết tương đối. Để sửa điều này, Einstein đã thay đổi nhỏ thuyết tương đối tổng quát bằng cách đưa ra một khái niệm mới, hằng số vũ trụ học. Với một hằng số vũ trụ dương, vũ trụ có thể là quả cầu tĩnh vĩnh hằng^[71]

Einstein tin tưởng rằng một vũ trụ tĩnh dạng hình cầu sẽ phù hợp về mặt triết học, bởi vì nó tuân theo nguyên lý Mach. Ông đã chỉ ra rằng thuyết tương đối tổng quát gắn chặt với nguyên lý Mach trong trường hợp mở rộng hiệu ứng kéo-hệ quy chiếu bằng trường hấp dẫn từ, nhưng ông biết rằng ý tưởng của Mach sẽ không đúng nếu vũ trụ cứ mở rộng ra vô hạn. Trong một vũ trụ đóng, ông tin rằng nguyên lý Mach sẽ được thỏa mãn.

Nguyên lý Mach cũng đã gây ra rất nhiều tranh cãi trong nhiều năm.

Sau nhiều lần di chuyển của chồng, Mileva

---

Nhắn tin cho tác giả

Đỗ Văn Cường @ 21:12 17/11/2010
Số lượt xem: 522

Số lượt thích: 0 người

• Edsger Dijkstra (17/11/10)
• Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet (17/11/10)
• René Descartes (17/11/10)
• Augustin Louis Cauchy (17/11/10)
• Friedrich Bessel (17/11/10)