1905, die stille Revolution: Als Einstein die Naturgesetze neu schrieb

1905: Ein unglaubliches Jahr in der Geschichte der Physik

Im Jahr 1905Albert Einstein(1879-1955), damals einfacher technischer Angestellter am Berner Patentamt, veröffentlichte fünf grundlegende Artikel in der Zeitschrift Annalen der Physik. Mit nur 26 Jahren revolutionierte er die theoretische Physik an mehreren Fronten: der Quantennatur des Lichts, der Brownschen Bewegung, der Relativität von Zeit und Raum und der revolutionären Idee einer Äquivalenz zwischen Masse und Energie, formuliert in ihrer ersten Version unter der Beziehung: \(\Delta E = \Delta m \cdot c^2\).
Diese 4 Artikel gelten wirklich als „revolutionär“. Die fünfte ist seine Doktorarbeit über molekulare Dimensionen, die wissenschaftlichen Wert, aber begrenzte Auswirkungen hat.

Als Jahr wird das Jahr 1905 bezeichnetAnnus Mirabilis– das wundersame Jahr – als die Wirkung seiner Ideen die Grundlagen der modernen Physik neu definierte.

Die fünf revolutionären Artikel

Hier sind die fünf wichtigsten Artikel, die Einstein 1905 veröffentlichte:

• 17. März 1905 — Aus heuristischer Sicht bezüglich der Erzeugung und Umwandlung von Licht: Einstein führte die Hypothese der Lichtquanten (Photonen) ein, erklärte den photoelektrischen Effekt und legte den Grundstein für die Quantenmechanik.
• 30. April 1905 — Eine neue Bestimmung molekularer Dimensionen: seine Doktorarbeit, in der er die Größe von Molekülen aus Viskosität und Diffusion bestimmt.
• 11. Mai 1905 — Über die Bewegung kleiner Teilchen, die in einer ruhenden Flüssigkeit schweben: Es gibt eine theoretische Beschreibung der Brownschen Bewegung und bestätigt die Existenz von Atomen.
• 30. Juni 1905 — Zur Elektrodynamik bewegter Körper: Er legt den Grundstein für die spezielle Relativitätstheorie, indem er den Äther ablehnt und die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter einführt.
• 27. September 1905 — Hängt die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt ab?: In diesem Artikel leitet Einstein ab, dass, wenn ein Körper Energie \(\mathcal{L}\) verliert, seine Masse um einen Betrag \(\Delta m = \dfrac{\mathcal{L}}{c^2}\) abnimmt. Er kam zu dem Schluss, dass Energie und Masse miteinander verbunden sind, und legte damit den Grundstein für die Masse-Energie-Äquivalenz, die 1907 in der berühmten Form \( E_0 = mc^2 \) und 1911 in \( E = mc^2 \) verallgemeinert wurde.

Konsequenzen für die moderne Physik

Diese fünf Veröffentlichungen decken drei Hauptbereiche ab: Quantenphysik, statistische Physik und Relativitätstheorie. Zusammen lösen sie einen Paradigmenwechsel aus:

• Das Konzept des Photons öffnet den Weg zur Quantentheorie des Lichts und nimmt die Arbeit von vorwegMax Planck (1858-1947), Niels Bohr(1885-1962), alsoWerner Heisenberg(1901-1976) undErwin Schrödinger (1887-1961).
• Die Modellierung der Brownschen Bewegung bietet einen unbestreitbaren physikalischen Beweis für die Existenz von Atomen und Molekülen, deren Existenz einige Wissenschaftler damals noch in Frage stellten.
• Einsteins spezielle Relativitätstheorie beseitigt die Vorstellung, dass Ereignisse für alle zur gleichen absoluten Zeit stattfinden; Vielmehr hängen Raum und Zeit von der Bewegung jedes Beobachters ab.

Albert Einstein: Ein isoliertes, aber visionäres Genie

Damals definierte Einstein, ohne Universitätszugehörigkeit, ohne Labor, ohne Mentor oder Physikerkollegen, dennoch im Alleingang die theoretischen Grundlagen der Physik neu. Dies unterstreicht seine außerordentliche Intelligenz und die heuristische Kraft seiner körperlichen Intuition, die in der Lage ist, die Grenzen der Erfahrungen seiner Zeit zu überwinden.

Das Jahr 1905 markiert Einsteins Eintritt in die Geschichte der Wissenschaft. Es stellt einen Wendepunkt dar, an dem die klassische Physik, basierend auf den Gesetzen derIsaac Newton(1642-1727) undJames Clerk Maxwell(1831-1879) weicht einer neuen konzeptionellen Architektur, in der Relativitätstheorie, Quantenmechanik und statistische Physik nebeneinander existieren. Diese Veröffentlichungen stellen keine schrittweisen Verbesserungen dar, sondern große erkenntnistheoretische Brüche, die das wissenschaftliche 20. Jahrhundert eröffnen. In einem einzigen Jahr hat Albert Einstein unser Verständnis der Welt für immer verändert.

Übersichtstabelle der vier wichtigsten Artikel, die 1905 veröffentlicht wurden

Diese vier Artikel gelten heute als revolutionär.