1905 年、静かな革命: アインシュタインが自然法則を書き換えたとき

1905: 物理学の歴史における素晴らしい年

1905年に、アルバート・アインシュタイン(1879-1955) は、当時ベルン特許庁の単純な技術職員でしたが、雑誌 Annalen der Physik に 5 つの基本的な論文を発表しました。若干 26 歳の彼は、光の量子的性質、ブラウン運動、時間と空間の相対性理論、そして最初のバージョンで関係式 \(\Delta E = \Delta m \cdot c^2\) に基づいて定式化された質量とエネルギーの等価性という革新的なアイデアなど、いくつかの面で理論物理学に革命をもたらしました。
この 4 つの記事はまさに「革命的」と言えます。 5 つ目は分子次元に関する博士論文で、科学的価値はありますが、影響力は限られています。

この 1905 年は、アヌス ミラビリス彼のアイデアの影響が現代物理学の基礎を再定義した、奇跡の年でした。

革命的な5か条

1905 年にアインシュタインが発表した 5 つの主要な論文は次のとおりです。

• 1905 年 3 月 17 日 — 光の生成と変換に関するヒューリスティックな観点について: アインシュタインは光量子 (光子) の仮説を導入し、光電効果を説明し、量子力学の基礎を築きました。
• 1905 年 4 月 30 日 — 分子寸法の新たな決定: 博士論文では、粘度と拡散から分子のサイズを決定します。
• 1905 年 5 月 11 日 — 液体中に浮遊した静止状態の小さな粒子の動きについて: ブラウン運動の理論的記述を与え、原子の存在を確認します。
• 1905 年 6 月 30 日 — 移動体の電気力学について: 彼はエーテルを拒否し、すべての観測者に光速度の不変性を導入することによって、特殊相対性理論の基礎を築きました。
• 1905 年 9 月 27 日 — 物体の慣性はそのエネルギー量に依存しますか?: この記事で、アインシュタインは、物体がエネルギー \(\mathcal{L}\) を失うと、その質量が \(\Delta m = \dfrac{\mathcal{L}}{c^2}\) だけ減少すると推測しています。彼は、エネルギーと質量は関連していると結論付け、質量とエネルギーの等価性の基礎を築きました。これは、1907 年には \( E_0 = mc^2 \)、1911 年には \( E = mc^2 \) という有名な形式で一般化されました。

現代物理学への影響

これら 5 つの出版物は、量子物理学、統計物理学、相対性理論という 3 つの主要分野をカバーしています。これらが一緒になってパラダイムシフトを引き起こします。

• 光子の概念は光の量子論への道を開き、マックス・プランク(1858-1947)、ニールス・ボーア(1885-1962)、その後ヴェルナー・ハイゼンベルク(1901-1976) とエルヴィン・シュレディンガー（1887-1961）。
• ブラウン運動のモデリングは、当時一部の科学者がまだその存在に疑問を抱いていた原子と分子の存在について、議論の余地のない物理的実証を提供します。
• アインシュタインの特殊相対性理論は、出来事は誰にとっても同じ絶対時間で起こるという考えを取り除きます。むしろ、空間と時間は各観察者の動きに依存します。

アルバート・アインシュタイン: 孤高だが先見の明のある天才

当時、アインシュタインは、所属する大学、研究室、指導者、同僚の物理学者を持たずに、独力で物理学の理論的基礎を再定義しました。これは、彼の驚異的な知性と、当時の経験の限界を超越することができる彼の身体的直観のヒューリスティックな力を強調しています。

1905 年は、アインシュタインが科学史に登場した年です。それは、古典物理学が次の法則に基づいて行われる転換点となります。アイザック・ニュートン(1642-1727) とジェームズ・クラーク・マクスウェル(1831-1879) は、相対性理論、量子力学、統計物理学が共存する新しい概念アーキテクチャに道を譲りました。これらの出版物は段階的な改良ではなく、科学の 20 世紀を開く大きな認識論的断絶です。アルバート・アインシュタインは、たった 1 年で私たちの世界認識を永遠に変えました。

1905 年に発行された 4 つの主要論文の要約表

これら 4 つの記事は今日では革命的であると考えられています。