ביקורת על ספר הילדים אלברט איינשטיין הגאון שפיצח (בכוח הדמיון) את סודות היקום

סופרת הילדים תמי שם-טוב הוציאה לאור ספר ילדים על אלברט איינשטיין תחת השם: אלברט אינשטין הגאון שפצח (בכח הדמיון) את סודות היקום. הספר כתוב יפה ובתור סיפור ילדים דמיוני על איינשטיין הוא נחמד, אבל הוא מכיל טעויות מדעיות ואי דיוקים רבים. האיורים בספר נהדרים והמאיירת מוכשרת מאוד! הספר מופיע במסגרת הסדרה ממציאים ומגלים ומתיימר להיות ספר עיון. הוא לא יכול לשמש ספר עיון אם יש בו טעויות. סופרת ילדים לא יכולה להבין בפיסיקה של איינשטיין וזקוקה לייעוץ מקצועי. דרוש ידע עצום כדי לכתוב ספר על איינשטיין ובייחוד דרוש ידע עצום כדי לכתוב ספר פופולארי ופשוט. ישנו כלל אצבע: ככל שכותבים יותר פשוט על הפיסיקה של אלברט איינשטיין ככה דרוש יותר ידע מעמיק של הפיסיקה שלו! כדי לנסח את הפיסיקה של איינשטיין לקהל הרחב ולילדים בצורה מובנת צריך להבין לעומק את הפיסיקה של איינשטיין והרי איינשטיין בעצמו כתב את הספר הפופולארי הטוב ביותר שיש על תורת היחסות הפרטית והכללית ב-1916. לקח להוצאה לאור: ההוצאה לאור הייתה צריכה לפנות לדוקטורים ולפרופסורים באקדמיה כדי שיכתבו את הספרים בסדרה על גלילאו וממציאים אחרים ואחר כך לתת את הספרים לעורכים לשוניים. ילדים הם לא יצורים קטנים וטיפשים. בדיוק להפך, חשוב לפתח להם את היצירתיות עם ספרים מעמיקים. בספר של תמי שם-טוב יש כמה מיתוסים לצד עובדות שהן נכונות. בנוסף חסר בו משהו מאוד חשוב: חוש ההומור של איינשטיין ואמרות השפר שלו. אבל לדעתי הדבר המשמעותי ביותר הוא האי דיוקים המדעיים, שלא צריכים להימצא אפילו בספר לילדים קטנים. בנוסף ההורים מקריאים לילדים את הספר ואחר כך נדמה להם שהם למדו משהו על אלברט איינשטיין. וככה אנחנו מגדלים דור של בורים מבוגרים וצעירים. הייתי רוצה לתקן כמה אי דיוקים בספר בשני תחומים: בקורות חייו של איינשטיין ואי דיוקים מדעיים. אני עושה זאת, למרות שזה הרבה מאוד עבודה בשבילי! אבל אני עושה זאת כדי שלא יגדל כאן דור של בורים. אתחיל באי דיוקים בקורות חייו של איינשטיין ואני אתקדם אחר כך לאי דיוקים המדעיים

תמי שם-טוב כותבת, שכאשר אלברט איינשטיין נולד ההורים שלו נבהלו: “הראש שלו היה גדול מדי וגם עקום. כשגדל קצת, צורת הראש שלו הסתדרה, אבל דאגת ההורים לא חלפה”. דומה שזהו מיתוס שהמציאו על איינשטיין. קראתי את זה באתר כלשהו על אלברט איינשטיין אבל ישנם מיתוסים רבים על ילדותו של איינשטיין. ראוי לציין שגם איינשטיין עצמו הפיץ על עצמו מיתוסים. אולם חשוב להבדיל בין מיתוסים שהמציאו על איינשטיין לגוזמאות שאותם הפיצה משפחתו של איינשטיין וגם הוא עצמו. המחברת כותבת: “בעיקר הוא אהב לחשוב תוך כדי הליכה, רצוי בטבע, לבד או עם חברים ובני משפחה, למשל עם אחותו שהפכה לחברה הכי טובה שלו”. אחותו לא הייתה החברה הכי טובה שלו. זה שהיא כתבה עליו ביוגרפיה זה לא אומר שהיא הייתה החברה הכי טובה שלו. למען האמת הוא זרק עליה חפצים והתעלל בה כילד. המחברת כותבת: “אמא של אלברט, פולין, רצתה לעודד אצל בנה עצמאות ויצירתיות. את העצמאות שלו היא ניסתה לפתח כשהשאירה אותו לבד, במקומות שונים בעיר, ועקבה אחריו מוצא את הדרך הביתה בכוחות עצמו”. לא ברור לי מאיפה דבר זה לקוח. דומה שזהו מיתוס נוסף על איינשטיין

הערה על משהו שתמי שם-טוב כותבת. היא כוותבת שהרמן הביא לאיינשטיין בגיל 5 מתנה מצפן ואיינשטיין התפלא על פעולת המצפן ושאל את אביו: “איך זה קורה?” הרמן הסביר שבתוך כדור הארץ יש כוח מגנטי חזק, והוא שגורם למחט במצפן לפנות תמיד צפונה. כאשר איינשטיין תאר מאוחר יותר ברשימות האוטוביוגראפיות שלו את הסיפור על המצפן שאותו קבל מאביו בגיל 5, הוא תאר רק את החוויה עצמה ואת ההתפעלות ממנה: הוא קיבל את המצפן מאביו וראה בזה פלא. הוא סיפר את אותה חוויה לעיתונאי הגרמני היהודי אלכסנדר מוזקובסקי. חשוב לדעת שבשני הדיווחים האבא מופיע רק כנותן המתנה ואין דו-שיח בין איינשטיין לאביו. כאשר מוסיפים דו-שיח בין אלברט לאבא, הדו-שיח הוא פרי דמיונו של הסופר שמוסיף אותו והוא לא חלק מהפרטים הביוגראפיים של איינשטיין, למשל כמו הדו-שיח בין האבא לאלברט בספר של אליעזר שישא, אלברט איינשטיין

%d7%9e%d7%a6%d7%a4%d7%9f

בעוד שבסיפור על איינשטיין ניתן להוסיף דיאלוג בדיוני בין איינשטיין לאביו כמו זה למעלה כדי להחיות את הסיפור של המצפן לכדי דרמה, למרות שאיינשטיין מעולם לא תאר דיאלוג כזה, חשוב לדייק בפרטים הביוגראפיים על איינשטיין. המחברת כותבת: “וכך עשה. בגיל שש-עשרה הוא היה התלמיד הצעיר ביותר במכללה, ובהמשך נרשם ללימודי פיזיקה – מדע שעוסק בחוקי הטבע – באוניברסיטה שווייצרית מכובדת”. איינשטיין לא למד בשום מכללה לפני שנרשם לפוליטכניון בציריך. הוא למד שנה בתיכון בשווייץ שהיה מאוד דומה לתיכונים דמוקרטיים של היום. כלומר, בגיל 16 וחצי איינשטיין ניגש לבחינות הכניסה לפוליטכניון בציריך. הוא היה שנתיים צעיר מגיל הקבלה לפוליטכניון. אבל הוא קיבל רשות ממנהל הפוליטכניון לגשת לבחינות הכניסה. הוא הצליח מצוין בחלק המדעי ונכשל בהיסטוריה ושפות. מנהל הפוליטכניון המליץ להוריו שכדאי שילך ויסיים תיכון וירשם בשנה שאחר כך לפוליטכניון. איינשטיין עשה כדבריו והלך לתיכון שנקרא קנטונשול’ה באראו בשוויץ. אחר כך הוא נרשם למחלקה למורים למדעי הטבע בפוליטכניון בציריך. שם הוא למד להיות מורה לפיסיקה. הוא היה כמעט בן 18 בעת ההרשמה ואחד מהסטודנטים הצעירים ביותר במחלקה. שם הוא כאמור פגש את אשתו לעתיד מילווה מאריץ’. כמוכן תמי שם-טוב כותבת בספרה, שכאשר הוא למד באוניברסיטה: “לאלברט לא היה אכפת לחיות בחדר קטן וקר, להסתובב בבגדים ישנים ולאכול אוכל זול, כמו נקניקיות שקונים ברחוב”. זה ערבוב של מאוחר ומוקדם. אחרי לימודיו הוא גר בדירות חדר וכאשר הוא הקים עם חבריו את חוג האקדמיה אולימפיה הם אכלו אוכל זול כמו נקניקיות. מאוחר הרבה יותר הוא לבש בגדים מרופטים

המחברת כותבת בספר: “כאשר הוא רצה לערוך ניסוי כדי להבין מה קורה למי שנע במהירות הגבוהה ביותר בעולם, הוא דמיין את עצמו טס במהירות הזו כשהוא רוכב על קרן אור. ואם חבר לעבודה במשרד הפטנטים היה עובר פתאום ליד חדרו, אלברט היה שולף נייר מערמת הניירות שעל השולחן, ועושה עצמו שקוע בבדיקת פטנט. הוא הרי לא היה יכול לספר שהרגע רכב על קרן אור”. זה לקוח מסרט הטלוויזיה על איינשטיין של נובה “בתוך מחשבתו של איינשטיין”, שבו רואים את איינשטיין יושב ליד השולחן במשרד הפטנטים ומדמיין את עצמו רוכב על קרן אור

nova

אבל במציאות איינשטיין לא דמיין את עצמו רוכב על קרן אור במשרד הפטנטים. לפחות לא ידוע שהוא עשה זאת לפי העדויות ההיסטוריות. הוא דמיין את עצמו רוכב על קרן אור בזמן שהותו בבית הספר הקנטונשול’ה באראו בהיותו בן 16 וזהו ניסוי חשיבה. לגבי עריכת ניסוי שנועד להבין מה קורה למי שנע במהירות הגבוהה ביותר בעולם (מהירות האור), את זה עושים במעבדה וזה לא ניסוי חשיבה. ניסויים כאלה אלברט איינשטיין ביצע במעבדה עוד לפני שהתחיל לעבוד במשרד הפטנטים

המחברת כותבת שאיינשטיין עבד שבע שנים במשרד לרישום פטנטים עד שעזב אותו לטובת העבודה שתמיד חיפש: “ללמד פיזיקה באוניברסיטה”. הוא לא חיפש ללמד באוניברסיטה. הוא חיפש להיות חוקר באוניברסיטה. הוא העדיף לא ללמד בכלל ושלא יהיו לו מטלות מלבד המחקר.  כמוכן, המחברת כותבת: “בברלין ניפגש איינשטיין עם קרובת משפחה, אלזה שמה, והשניים החליטו להתחתן. בניגוד למילווה, אלזה לא עזרה לאיינשטיין לפתח את הרעיונות המדעיים שלו”. אשתו הראשונה של איינשטיין מילווה מאריץ’ לא עזרה לו לפתח את תורת היחסות הפרטית. זה מיתוס שהפיצו בעיקר גורמים אנטישמיים על אלברט איינשטיין כדי לטעון שהוא גנב את תורת היחסות שלו מאשתו הראשונה שלא הייתה יהודייה וגורמים פמיניסטיים נתלו על המיתוס הזה. אין שום עדות היסטורית לכך שמילווה מאריץ’ סייעה לאיינשטיין בפיתוח תורת היחסות הפרטית שלו והמאמרים שלו בשנת הפלאות 1905

תמי שם-טוב כותבת:”פעם הוא קיבל מכתב מילדה שהתקשתה בשיעורי חשבון. היא שלחה לו את התרגיל שלא הצליחה לפתור. הוא לא פתר אותו במקומה. הוא רק צייר לה את הדרך לפתרון. ככה היא הצליחה להגיע בעצמה לתוצאה הנכונה”. הסיפור הוא כזה: איינשטיין קיבל מכתב מילדה בשם ברברה. היא סיפרה לו שהיא התקשתה בשיעורי חשבון והוא ענה לה: “אל תדאגי לגבי הקשיים שלך במתמטיקה. אני מבטיח לך שהקשיים שלי הם רבים יותר”. והוא צדק. ומי שמבין את תורת היחסות הכללית שלו ובייחוד מכיר את הכתבים שלו בתורת היחסות הכללית בין 1907 ל-1916 (שהם כמובן בלתי נגישים למרבית האנשים) יודע עד כמה הוא צדק! המחברת כותבת: “הוא החליט לעבור לארצות הברית, והתקבל ברצון רב באוניברסיטת פרינסטון שבניו ג’רזי”. הוא עבר למכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון. המכון הקדיש לאיינשטיין עמוד אצלו. המכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון הוא לא חלק מאוניברסיטת פרינסטון. המחברת כותבת: “מצד שני, הוא נהנה להקסים ולספק לעיתונאים שורות מחץ שמייד הפכו מפורסמות. למשל, ‘יש שני דברים אינסופיים: היקום וטיפשותו של האדם. ולגבי הראשון – אני לא בטוח שהוא אינסופי'”. חשוב לדעת שישנם ציטוטים שאיינשטיין אמר אותם וישנם ציטוטים שחושבים שאיינשטיין אמר אותם ובעצם הוא בכלל לא אמר אותם. דוגמא לציטוט שחושבים שאיינשטיין אמר אותו אבל הוא כנראה בכלל לא אמר אותו הוא הציטוט שלמעלה

בספר ילדים דמיוני על איינשטיין אפשר לשרבב מיתוסים, גוזמאות וסיפורים מהדמיון: להוסיף דיאלוג בין אלברט לאביו לסיפור המצפן שאותו קיבל איינשטיין בגיל 5 ולהוסיף כיד הדמיון פרטים. אולם אז לא מדובר בספר עיון, אלא בסיפור על איינשטיין שמשרבב כתיבה ספרותית וידע מדעי על אלברט איינשטיין. כמו הספר איינשטיין בבקשה מאת ז’אן קלוד קרייר, או הספר איינשטיין מאוהב מאת דניס אוברביי, או הספר החלומות של איינשטיין מאת אלן לייטמן. לדעתי לכן הבעיה המרכזית של הספר אלברט אינשטין הגאון שפצח (בכח הדמיון) את סודות היקום היא התוכן המדעי. בתוכן המדעי יש מספר שגיאות שלדעתי לא כדאי שיהיו אפילו בספר לילדים או בספר ספרותי שמשרבב ידע מדעי. אני מביאה את השגיאות המרכזיות

א) איינשטיין לא היה רק תיאורטיקן: הכותרת של הספר היא: “הגאון שפיצח (בכוח הדמיון) את סודות היקום”. בגוף הספר המחברת כותבת: “הוא לא היה זקוק למעבדה ולציוד ובתור ציוד היו לו שכל ודמיון בשפע”. זה לא מדויק. לקח לאיינשטיין 10 שנים לפתח את תורת היחסות הפרטית והוא גם עבד במעבדה למרות שמאמר היחסות הפרטית מציג תיאוריה באמצעות עקרונות, ניסויי חשיבה, מדידות באמצעות שעונים וסרגלים וכולי. אבל מאמר היחסות הפרטית מתחיל דווקא בניסוי, ניסוי המגנט והמוליך. איינשטיין לא היה רק תיאורטיקן והוא נהנה לבצע ניסויים. הוא היה ממציא מוכשר והוא רשם כמה פטנטים. בנוסף היה חשוב לו שהתיאוריות שלו יאומתו על ידי ניסויים. במאמר היחסות הפרטית הוא הציע ניסויים שיאמתו את התיאוריה וככה גם עבור תורת היחסות הכללית

ב) הנוסחה המפורסמת של איינשטיין לא מובילה לפצצת האטום: תמי שם-טוב משחזרת טעות נפוצה מאוד שמופיעה במקומות רבים: “אפשר לייצר בזכות החישוב הזה את הפצצה החזקה והקטלנית ביותר בעולם, הפצצה הגרעינית”. “איינשטיין חשש שהנוסחה המפורסמת שלו תוביל את המדענים הגרמנים לפתח את הפצצה המסוכנת ביותר בעולם, הפצצה הגרעינית”. כאמור ישנה שגיאה נפוצה מאוד שמופיעה שוב ושוב במקומות רבים, שפצצת האטום פותחה בעקבות הנוסחה של איינשטיין . לא ולא! פצצת האטום פותחה בעקבות גילוי הביקוע הגרעיני ובעקבות גילוי זה התגלתה תגובת השרשרת. הגילוי המכריע שהניע קדימה את פיתוח הנשק האטומי היה גילוי הניטרון ב-1932 והוא שאפשר את גילוי הביקוע הגרעיני ב-1938. למשוואה המפורסמת של איינשטיין

E = mc2

אין שום קשר לגילוי פצצת האטום והיא גם לא יכולה להוביל לפיתוח פצצה גרעינית. כנראה שפיתוח פצצת האטום היה מתרחש גם ללא המשוואה המפורסמת הזו של איינשטיין. אבל הנוסחה של איינשטיין היא אימות לכך שאכן הפצצה פועלת: המסה של גרעין האורניום היא מעט יותר גדולה מהמסות של החלקים שאליהם הוא מתפצל בביקוע הגרעיני. ההפרש הזה בין המסה של השלם למסות של חלקיו שווה לפי הנוסחה של איינשטיין לאנרגיה שמשתחררת בזמן הפיצוץ הגרעיני. אבל יותר מהפיסיקה של איינשטיין המהלכים הפוליטיים שלו הם אלה ששחקו תפקיד מכריע בפרויקט הפצצה האטומית. בקיץ 1939 ליאו סילרד ויוג’ין ויגנר, שני פליטים יהודים שאלו את עצמם מה ניתן לעשות כדי להגן על העולם הדמוקרטי מהאפשרות שנשק אטומי ייפול לידיו של היטלר. סילרד, שכבר הספיק לרשום פטנט על תגובת השרשרת, הסביר לאיינשטיין בן השישים מדוע הוא משוכנע שהנאצים התחילו בפרויקט פצצת האטום. היו עדויות שגרמניה החלה לצבור אורניום. הוא הסביר לאיינשטיין שניתן להפיק תגובת שרשרת באורניום, כאשר ניטרונים משוחררים מביקוע גרעיני. איינשטיין לא חשב על האפשרות הזאת; והפחד מכך הוביל אותו בסוף לחתום על מכתב לנשיא פרנקלין דלנו רוזוולט, מכתב שנועד להזהירו מפני האפשרות שהיטלר עלול לפתח פצצת אטום ולהשמיד את העולם

ג) האפקט הפוטואלקטרי: תמי שם-טוב כותבת: “באחד המאמרים כתב איינשטיין ממה מורכב האור. עד אז מדענים לא החליטו האם הוא מורכב מחלקיקים או מגלים. איינשטיין אמר זה לא חייב להיות או זה או זה וטען שהאור הוא לפעמים חלקיקים ולפעמים גלים. תלוי איך מסתכלים עליו. כמו שקורה כשמסתכלים על משהו דרך משקפיים או דרך זכוכית עגולה או טלסקופ. בכל אמצעי הוא נראה אחרת. ההסבר הזה הוביל להבנות נוספות על תנועת האור ועל הדרך שמפיקים ממנו חשמל ובזכות זאת הומצאה הטלוויזיה. שנים רבות אחר כך איינשטיין קיבל על כך פרס נובל”. עד המאמר של איינשטיין האור נחשב לגל שמתפשט בחלל (כולל על ידי מקס פלנק שהמציא את המילה קוונטות). במאמר של איינשטיין מ-1905 הוא הסביר את ההבדל בין המושגים שאותם יצרו הפיסיקאים עבור גופים חומריים ועבור הגלים. האנרגיה של הגלים היא משהו רציף שמתפשט בחלל. לכן האנרגיה של האור, שנחשב עד אז לגל, מתפרשת עלפני אזור מסוים בחלל. דבר זה שונה ממה שקורה בגופים חומריים שמורכבים מחלקיקים אטומיים. איינשטיין הציע רעיון מקורי: ישנן תופעות מסוימות שקשורות ביחס הגומלין בין החומר לאור, כמו למשל האפקט הפוטואלקטרי. כדי להסביר את התופעות האלה צריך לומר שהאור מתנהג כמו חלקיק. איינשטיין לא טען במאמר שלו שהאור הוא לפעמים חלקיקים ולפעמים גלים, תלוי איך מסתכלים עליו. זו הטענה של דואליות חלקיק-גל, ורק אחרי המאמר של איינשטיין מדענים הבינו שהאור מתנהג גם כגל וגם כחלקיק ובעצם המושגים הקלאסיים של חלקיק וגל לא מתאימים לתיאור של האור. הטענה של איינשטיין הייתה אחרת ב-1905: אני מציע להסביר תופעות שקשורות באינטראקציה שבין החומר לאור, כמו האפקט הפוטואלקטרי, על ידי זה שאומר שהאור מתנהג כמו חלקיק. לגבי הפקת החשמל: החשמל ורשת החשמל הראשונה במנהטן הומצאו על ידי תומס אדיסון והחברה שלו בסוף המאה ה-19, עוד לפני שאיינשטיין פרסם את תורת היחסות הפרטית ואת המאמר על האפקט הפוטואלקטרי ב-1905. לגבי הבנות נוספות? מהמאמר של איינשטיין על קוונטות האור והאפקט הפוטואלקטרי מ-1905 ההבנות היחידות הן תאים פוטו-וולטאים. הטלוויזיה הומצאה על ידי כמה אנשים והיא מתבססת על כמה המצאות: הטרנזיסטור, המצלמות, הוידאו. שפופרת פוטואלקטרית, שפועלת על האפקט הפוטואלקטרי, היא אלמנט אחד בלבד

ד) עקרון היחסות: תמי שם-טוב מסבירה את עקרון היחסות על ידי דוגמא של רכבת ומכונית: “הוא הגיע למסקנה הזאת אחרי שדמיין חפצים נעים בחלל ואיך המהירות שלהם משתנה בעיני מי שמסתכל בהם. למשל, רכבת נוסעת. למי שעומד על רציף בתחנת רכבת, נראה שהרכבת שחולפת על פניו טסה במהירות אדירה. כן, ביחס אליו – היא מהירה מאוד. אבל אם הוא היה נוסע במכונית במקביל לרכבת ובאותה מהירות, היה נראה לו שהרכבת עומדת במקום. ואם סתם היה יושב ברכבת ומסתכל מהחלון. היה נדמה לו שדווקא הנוף בחוץ, הבתים העצים, העמודים, הוא שנוסע. ובמהירות גבוהה”. כאן תמי שם-טוב מסבירה את עקרון היחסות הקלאסי במכניקה הניוטונית. הסבר זה תקף למי שנוסע ברכבת מתל אביב לחיפה כאשר הרכבת נוסעת במהירות קבועה ואחידה. אתם יכולים לנסות את זה בפעם הבאה שתיסעו ברכבת. אין צורך במהירויות גבוהות ובתורת היחסות הפרטית

ה) האטת זמנים: היא כותבת: “למשל במשחק כדורגל. הוא נמשך שעה וחצי בדיוק. אם אין הארכות. אבל אם יצפה באותו משחק אסטרונאוט בחלל שנע במהירות גבוהה הוא יראה אותו בהילוך איטי. לפי השעון שלו המשחק ימשך שעתיים ואפילו שלוש שעות. תלוי במהירות החללית”. הדוגמא צריכה להיות מוסברת כך: נגיד שישנו אדם שנע ברכבת סופר מהירה, שנעה במהירות קבועה ואחידה, קרובה לזו של האור, יחסית למגרש כדורגל ולשחקנים. המשחק נמשך שעה וחצי. אבל כאשר צופה במשחק אדם שנע ברכבת המהירה, לפי השעון שלו, המשחק ימשך שעתיים או שלוש. שעה וחצי יותר מאשר ימדוד אותו צופה שיושב באצטדיון. נניח שהאדם על הרכבת הוא עיתונאי ספורט שמדווח על המשחק למדור הספורט של עיתון חשוב. הוא ידווח בכתבה שלו לא רק שהמשחק נמשך זמן רב יותר, אלא בנוסף שמגרש הכדורגל הוא קצר יותר, השחקנים רזים בצורה מוזרה, השער גבוה וצר והכדור הוא אליפסה. איזה מן כדורגל הוא אליפסה? כדורגל שעבר התקצרות אורכים יחסותית. אולם אם מתארים את משחק הכדורגל מנקודת מבטו של אסטרונאוט בחלל, תיאור זה הופך להיות בעייתי, בגלל שצריך לקחת בחשבון את עקרון השקילות מתורת היחסות הכללית (האטת זמנים כבידתית); זאת בדיוק כמו שבמערכת לווייני הניווט של הג’י-פי-אס, לוקחים בחשבון גם את האטת הזמנים מהיחסות הפרטית, השעונים שנעים על גבי הלוויינים נעים בקצב איטי יותר מאשר שעונים במנוחה על כדור הארץ, וגם את האטת הזמנים הכבידתית מתורת היחסות הכללית: מנקודת המבט שלנו על כדור הארץ, שעונים על לוויינים נעים מהר יותר מאשר שעונים זהים על כדור הארץ. מחסירים אפקט אחד מהשני ונשארים עם סכום מסוים שאותו לוקחים בחשבון בניווט הלוויני

ו) התעקמות קרני האור: תמי שם-טוב כותבת: “איינשטיין צדק, מסלול האור מתעקם. למרות שקשה להבין למה הגילוי הזה כל כך חשוב ומה הוא אומר על הכדור שלנו, על החלל ועל היקום כולו, לכולם היה פתאום ברור שמהפכה של ממש התרחשה בעולם המדע. כי כל מה שמדענים חשבו על כל אלה, השתנה”. לא, לא קשה בכלל להבין למה הגילוי הזה כל כך חשוב! הגילוי הזה כל כך חשוב בדיוק בגלל שהוא אומר הרבה מאוד על הכדור שלנו ובכלל על היקום כולו. הגילוי הזה חשוב בגלל שהוא מצביע על התעקמות החלל כאשר השמש פועלת כמקור להתעקמות החלל (זמן). איינשטיין ייצג את הכבידה באמצעות התעקמות החלל. במכניקה הקלאסית מדברים על כוח כבידה ועל חלל שטוח, על קרניים שנעות במסלולים ישרים ואם הן במקרה מתעקמות בחלל, אז סימן שהן עוברות דרך זכוכית או דרך מים. בתורת היחסות הכללית הכבידה היא לא כוח במובן הרגיל של המילה. מדברים על התעקמות החלל והתגלית הזו של איינשטיין של התעקמות האור בשדה כבידה הייתה הסימן הראשון לכך שאנחנו בעצם חיים בעולם שבו הגיאומטריה היא לא אוקלידית, החלל הוא עקום וקרני האור נעות במסלולים הישרים ביותר בחלל עקום זה

983146

כאשר פניתי לתמי שם-טוב וכתבתי לה שבספר יש טעויות וחבל שהיא לא נעזה בייעוץ מדעי של מומחה, זו התשובה שקבלתי

picture1עם כל הצניעות אולי זה באמת מוכיח שאני מומחית לאלברט איינשטיין ולתורות שלו
אין להעתיק ולשכפל מהפוסט הזה שום מידע ללא רשות

 

Advertisements

האוניברסיטה העברית מעניקה פרס לפרופסור חנוך גוטפרוינד שעשה לי פלגיאט

האוניברסיטה העברית החליטה להעניק לפרופסור חנוך גוטפרוינד את פרס שמואל רוטברג. אני שואלת: האם פרופסור חנוך גוטפרוינד מקבל את הפרס על זה שהוא עשה לי פלגיאט למאמרים ולספר שלי על אלברט איינשטיין ותורת היחסות הפרטית והכללית בהרצאה שהוא נתן בכנס בברלין ב-2015? האם הוא מקבל את הפרס על זה שהוא סילק אותי מכנסי איינשטיין והתעלל בי? אספר לכם את הסיפור כהלכתו: האוניברסיטה העברית וארכיון איינשטיין בראשות פרופסור חנוך גוטפרוינד ארגנו בינואר 2015 כנס בינלאומי לרגל מאה שנה לתורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין. זהו בדיוק תחום ההתמחות שלי, אלברט איינשטיין ותורת היחסות הפרטית והכללית. כתבתי בנושא זה שני ספרים שנרכשו על ידי אוניברסיטאות מובילות בעולם, כתבתי מאמרים רבים על אלברט איינשטיין ותורת היחסות הפרטית והכללית, מאמרים שהתפרסמו בכל העולם. מן הראוי שכבוגרת האוניברסיטה העברית אוזמן להרצות בכנס. אבל “למרבה הפלא” מארגני הכנס, פרופסור חנוך גוטפרוינד (מהאוניברסיטה העברית), פרופסור ימימה בן מנחם (מהאוניברסיטה העברית) ופרופסור דיאנה בוכוולד (מפרויקט איינשטיין), שיבצו במקומי מרצים, שתחום התמחותם כלל אינו איינשטיין ותורת היחסות הפרטית והכללית, מרצים שלא מבינים כלום באיינשטיין ובתורת היחסות וגמגמו וקשקשו שטויות וטעויות בהרצאה שלהם וכל זה בפני קהל מדענים שכלל כמה מומחים בעלי שם מהעולם בתחום תורת היחסות הכללית, הוי לאותה בושה! הנה ההודעה על הכנס

einst2

כמה חודשים אחר כך בחודש דצמבר 2015 יצא המרצע מן השק: נערך בברלין במכון מקס פלאנק כנס בינלאומי לרגל 100 שנה לתורת היחסות הכללית של איינשטיין. כמובן פניתי וביקשתי להרצות בכנס אבל לא הוזמנתי להרצות. הנה ההודעה על הכנס

conference Berlin

וכך כשאני יושבת בבית צפיתי בהרצאות הכנס שהועלו לאינטרנט. והנה בהרצאת הפתיחה בארוחת הערב החגיגית קיבל פרופ’ חנוך גוטפרוינד את כבוד מתן ההרצאה הראשונה. פרופ’ חנוך גוטפרוינד הרצה על: “מאה שנים לתורת היחסות הכללית – מה אנו חוגגים?”. וראו איזה פלא, פרופ’ חנוך גוטפרוינד, נשיא האוניברסיטה העברית לשעבר, מרצה רעיונות מתוך המאמרים והספר שלי, מבלי להזכיר את שמי. בדיון בשולחן עגול פרופ’ חנוך גוטפרוינד אפילו ציטט מבלי להרגיש טעות אחת שנפלה במאמר שלי ובספר שלי. אם כך יש סיבה לכל דבר: סולקתי מכנסי איינשטיין כדי שלא אפריע לפלגיאט והוא, שכנראה לא היה מודע לנפלאות האינטרנט, חשף את הגניבה. בסוף ההרצאה זכה פרופ’ חנוך גוטפרוינד למחיאות כפיים סוערות. אודה על האמת מאוד נהניתי ממחיאות הכפיים הסוערות. ועל כך רבותי מוענק פרס שמואל רוטברג לפרופ’ חנוך גוטפרוינד

נכתב The Road to Relativity בספר של פרופ’ חנוך גוטפרוינד

cosmo

הערה מספר 4 מציינת את המקורות הביבליוגרפיים. כמובן שהשם שלי והמאמר שלי לא נמצאים שם למרות שמה שכתוב למעלה לקוח ממאמר שכתבתי ב-2013 כפי שתראו מיד. אז למה לא להוסיף גם את השם שלי ואת המאמר שלי להערה מספר 4? כי זה לא מכובד להוסיף את השם שלי אז פשוט גונבים ממני

notes

תשוו את זה לקטעים מהמאמר שלי שנכתב שנתיים קודם לכן

George Gamow and Albert Einstein: Did Einstein say the cosmological constant was the “biggest blunder” he ever made in his life?”, ArXiv: 1310.1033v [physics.histph], 03 Oct, 2013.

gamow2

gamow

blunder1

blunder2

אני קבלתי את ההודעה הבאה

gate

חמישים אנשים קראו את המאמר שלי אבל לא ציטטו אותו. לעומת זאת ציטטו את הספר של פרופ’ חנוך גוטפרוינד בדיוק בקטע שמדבר על ג’ורג’ גמוב ואלברט איינשטיין במאמר הבא

Allen I. Janis writes in his review: “The Road to Relativity: The History and Meaning of Einstein’s ‘The Foundation of General Relativity’.” American Journal of Physics 84, 2016:

cite

Gamow

אוכל למחשבה – אלברט איינשטיין הכינור והמוסיקה

 Food For Thought on Relativity

ביום רביעי ראיתי את התכנית “אוכל למחשבה” עם גיל חובב בערוץ 23. התכנית בהשראת המסעדה הלונדונית הצמחונית המפורסמת Food For Thought

 חובב ראיין את פרופ’ חנוך גוטפרוינד, “איינשטיינולוג בכיר” (כפי שחובב הגדירו) שסיפר על איינשטיין, גישתו לדת, יחסו לציונות, תורת היחסות, הקוונטים ותורת איחוד השדות

פעם ב-1916 איינשטיין כתב לאסטרונום וילהלם דה סיטר, תמיד הרגשתי שאני מונע על ידי הרצון להכליל (mein Verallgemeinerungsbedürfnis). ג’רלד הולטון כתב שהצורך הזה החל מתורת היחסות הפרטית, דרך תורת היחסות הכללית ועד לתורת איחוד השדות.

גוטפרוינד סיפר על חייו הפרטיים של איינשטיין ואמר שהוא מתבסס על הספר של ההיסטוריון הגרמני פרידריך הרנק: איינשטיין נחר ולכן ישן בחדרים נפרדים מאשתו, היה צמחוני ואהב שיבשלו לו אוכל איטלקי, בגד באשתו השנייה והיא העלימה עין וכדומה. אבל הספר של הרנק מבוסס על סיפורים ורכילויות מפיה של הרטה ולדאוו מברלין שהגיעו לאוזניו של הרנק

Herneck, Friedrich, Einstein privat, Herta Waldow erinnert sich an die Jahre 1927 bis 1933, 1978, Berlin: Buchverlag Der Morgen

נו אז שהרנק לא יפרסם אותן?… אבל הרנק בכל זאת היה היסטוריון מכובד והוא גם כתב ביוגראפיה על איינשטיין. לכן אפילו בספר “איינשטיין פריבט” הרנק לא רק עסק ברכיל’ס… הרנק מספר שאיינשטיין נהג לקרוא כתבים רבים במדעי הרוח. הוא הושפע מפרידריך שילר ובייחוד מיוהן וולפגנג פון גתה. ואכן כך, כאשר איינשטיין נפטר, כמה חברים קרובים שלו התאספו ואוטו נתן ציטט את החרוזים האחרונים של אפילוג לשיר הפעמון של שילר מאת גתה

Epilog zu Schiller’s Glocke

Wir haben alle segensreich erfahren,
Die Welt verdank ihm, was er sie gelehrt;
Schon längst verbreitet sich in ganze Scharen,
Das Eigenste, was ihm allein gehört.
Er glänzt uns vor, wie ein Komet entschwindend,
Unendlich Licht mit seinem Licht verbindend.

לא בכדי איינשטיין אהב את שילר ואת גתה, שהרי הוא בעצמו נהג להמציא חרוזים ושירים.

בתכנית “אוכל למחשבה” גיל חובב בישל את האוכל שאיינשטיין אהב, שהרי זה חלק מ”המתכון” של התכנית. אבל הדבר החשוב והמרכזי ביותר בחייו של איינשטיין לא היה האוכל. הדבר החשוב ביותר בחייו היה הכינור והמוסיקה. איינשטיין אולי נחר וכנראה גם בגד באשתו. אבל הכינור… המוסיקה הנפלאה של הכינור והסונטות של מוצרט היו חסרים בתכנית “אוכל למחשבה” שעסקה באלברט איינשטיין ולא הוזכרו בה.

ואם בשירה ובמוסיקה עסקינן, יורם טהרלב פעם כתב לי:

נדמה לי שאיינשטיין בעצמו אמר פעם באיזה קונגרס שבו הוזמן לנאום: אולי יהיה זה נעים ומובן יותר אם לא אשא נאום, אלא אנגן לכם איזה קטע בכינורי…

אכן זה היה כך בביקורו החוזר של איינשטיין בפראג בשנות העשרים של המאה העשרים.

בביקורו הראשון אצל חברו, מקס בורן, איינשטיין הגיע עם כינורו. איינשטיין נהג להסתובב לכל מקום עם הכינור. אשתו של בורן חשבה לתומה: הו, בעלי אסף מהרחוב עוד נגן רחוב תימהוני. איינשטיין שלף החוצה את הכינור מהנרתיק, השליך את הנרתיק לפינה ופתח בנגינה. באותו הזמן הוא אהב לנגן סונטות של היידן. איינשטיין, שנהג להמציא שירים חרז שיר בדרך לארוחה. בכמה חרוזים גאוניים של שיר איינשטיין העביר מסר ציני על ארוחת “שינקן” (חזיר ושטויות) וביקורת על המבקרים את התעקמות האור בתורת היחסות הכללית. וכל זאת כאשר הוא מנגן ברקע בכינור את היידן…

להלן השיר מובא באנגלית – בתרגום ובאדפטציה שלי (כמה שורות מההתחלה וכמה שורות מהסוף);  ואחר כך מובא בגרמנית משובחת ומעולה של איינשטיין במקור…

Mr. Newton once said, momentum conservation
Teach einStein [one Stone] acceleration,
If it is in empty space
moving straight on a trace
And flies, never to return

then nothing remained of it again,

Your teaching will be happier there

space bends forwards and towards the rear,

einStein, he thinks is hurtling across

It is deflected by matter of course.

…. [not Kosher and thus not included… 🙂 🙂 :)]…

Don’t let a whole year from Mars to pass too vast

until we see you again, you must!

As a Hayden-missioner you will appear

in a short Einstein year!

And the full original verse in German:

Herr Newton sagte einst voll Schwung

Erfahrt einStein beschleunigung

Wird er im Raum, wenn dieser leer,

Auf grader Bahn getrieben

Und fleucht auf Nimmerwiederkehr,

Bis nichts von ihm geblieben.

Viel froher macht mich Ihre lehr’:

Der Raum er Krümmt sich hin und her,

EinStein, er fort zurasen denkt,

Wird durch materie abgelenkt,

Er schnuppert rings um sie herum,

Denn dorten ist der raum sehr krumm.

Einstein passiert auf seiner seiner bahn

Haus born, er muß sich wieder nahn

(So sehr er mich auch dauert),

Weil hier materie lauert:

Ein rosiger Schinken träumet feist

Und harret der da kommen,

bis man ihn dermaleinst verspeist

Zum Heile aller Frommen.

Drum laßt kein Marsjahr erst vergehn,

Bis wir Euch dürfen wiedersehn!

Erscheint als Haydn-Missionar

In einem kurzen Einsteinjahr!

ביוגראפיה קצרה אודות אלברט איינשטיין

ae10

Image © Paul Haupt Publishers

תמונה של משרד הפטנטים בברן

איינשטיין גדל כילד רגיל למדי.  הוא נולד בעיר אולם שבגרמניה ב-14 למרץ 1879 והוא גדל בעיר מינכן. שם הוא למד בבית הספר קאתולי למרות שהוא היה יהודי. הוריו, הרמן ופואולין דאגו שמא ילדם יאחר מעט בדיבור, כי אנשטיין החל לדבר מאחר. אולם חששותיהם נתבדו. אלברט הצעיר היה אחר כך בין התלמידים הטובים ביותר בבית הספר היסודי. בבית הספר התיכון ובאוניברסיטה, בכל אופן איינשטיין היה כל כך עצמאי שפעמים רבות הוא התנגש עם מוריו ועם המרצים אשר למדו אותו.

נתבונן בקצרה בחייו של איינשטיין מהלידה ועד גמר האוניברסיטה, כאשר נפריך כמה מיתוסים ידועים (כמו למשל המיתוס הידוע לפיו טוענים שהייתה לו לקות למידה) ונתבונן באירועים שהשפיעו על חייו.

איינשטיין נולד ביום שישי, ה-14 למרץ, 1879. בקיץ של 1880, כאשר אלברט היה בן שנה וקצת המשפחה שלו עברה למינכן שם אביו ודודו יעקב פתחו עסק להנדסת חשמל שהחליף עסק קודם שנכשל. בסוף 1881, כאשר אלברט היה בן שנתיים וחצי, אחותו נולדה. נתנו לה את השם מארי, אבל כולם קראו לה מאיה.

העסק של הרמן איינשטיין הצליח למדי וחמש שנים אחרי המעבר למינכן, האיינשטיינים קנו בית יפה עם גינה יפה שם אלברט ומאיה בילו שעות רבות במשחק. אלברט ומאיה היו מאוד קרובים בילדות והם שמרו על קשר אוהב כל חייהם. הרבה ממה שידוע כיום על ילדותו של איינשטיין הוא עקב מאיה ששנים אחר כך כתבה ספר קטן אודות שנותיו המוקדמות של אחיה.

בספרה מאיה תארה את אלברט בגיל 4 כילד שקט ומופנם שלא אהב לשחק עם ילדים אחרים. היא כתב שהוריה דאגו שמא אלברט יפגר בדיבור כי הוא למד לדבר מאוד מאוחר. מאחר יותר בחייו, איינשטיין זכר שהוריו לקחו אותו לרופא כדי לראות האם העיכוב בדיבור שלו מצביע על משהו לא בסדר. העיכוב בדיבור אצל אלברט יכול היה להיות עכב בישנות. אלברט אמר מאוחר יותר שבגיל הזה של שנתיים-שלוש הוא ביצע את ההחלטה לדבר רק במשפטים שלמים. הוא ניסה בגיל מוקדם לבר במשפט שלם במוחו וכאשר הוא חשב שהוא מסוגל לדבר אותו נכון הוא דבר אותו.

כבר בגיל מוקדם אינשטין היה שונה מבני גילו. כאשר הוא היה בן 4 או 5, בעודו שוכב חולה במיטתו, אביו נתן לו מצפן מגנטי כדי לעודד אותו. התנועה של המחט, תמיד שבה לכיוון מאוד מסויים עקב סיבה מאוד מיסתורית שלא הייתה ידועה לו והותירה “רושם עז וחזק” על הילד הצעיר עד כי כתב על כך ברשימותיו האוטוביוגראפיות 60 שנה מאוחר יותר. מדוע מחט המצפן התנהגה כך? זה משהו שאלברט רצה להבין. הילד בן ה-4 או ה-5 התפעל מתנועת המחט של המצפן. בגיל צעיר זה איינשטיין כבר התפעל ממה שיהפך לאחד ממחקריו המועדפים ביותר: אלקטרומגנטיות.

הרמן ופאולין לא היו יהודים מאמינים.  אמו של איינשטיין פאולין הייתה פסנתרנית מקצועית היא רצתה שילדיה יחשפו למוזיקה בגיל צעיר. היא רשמה את איינשטיין לשעורי כינור ואת אחותו לשיעורי פסנתר. השיעורים של אינשטין החלו כאשר הוא היה בן 6 ונמשכו עד אשר הוא היה בן 14. מרבית הזמן הוא שנא את השיעורים בגלל שהוא לא אהב את שיטות ההוראה שהתבססו על שינון ועבודה מכנית. כאשר הוא היה בן 13 כל אופן הוא אהב מאוד את הסונטות של מוצרט והתעניינותו במוזיקה החלה לגבור. מעתה ואילך הוא החל לשפר את הטכניקה שלו כך שיוכל לשחזר את היופי של המוזיקה של מוצרט. מאוחר יותר הוא לימד את עצמו לנגן בפסנתר והוא נהנה לאלתר פעמים רבות. הכינור נותר הכלי האהוב שלו כל חייו. הוא נהפך לנגן חובב טוב בכינור והוא אהב לנגן סונטות של מוצרט ובטהובן.

בגלל שהוריו של איינשטיין היו חילונים לגמרי הם היו יותר עסוקים בחינוך של בנם מאשר באמונה הדתית ובשמירה על המסורת. כאשר איינשטיין היה בן 5 הוריו רשמו אותו לבית הספר הקאתולי שהיה ידוע כבית ספר טוב יותר והיה קרוב יותר לבית והיה פחות יקר מאשר בית הספר היהודי.

אין עדות לכך שאיינשטיין חווה אפלייה על רקע דתי בבית הספר, למרות היותו היהודי היחיד שנרשם לבית הספר. אולם איינשטיין הצעיר לא היה מרוצה מהמשמעת הנוקשה של בית הספר. נכון שמרבית הילדים לא אוהבים משמעת אבל לאיינשטיין במיוחד הייתה סלידה ממשמעת במשך כל חייו.

למרות אי אהבתו לבית הספר היו לו ציונים מצויינים. כאשר איינשטיין היה בן 7, אמו פאולין כתבה לאמה: “אתמול אלברט קיבל את הציונים שלו. שוב הוא הכי טוב בכיתה והוא קיבל תעודה מבריקה”. שנה אחר כך סבו כתב: “אלברט היקר שב לבית ספר השבוע. אני פשוט אוהב את הילד הזה, כי אינך יכול לדמיין כמה טוב ואינטיליגנטי הוא נעשה”.

הרבה סיפורים מתארים את איינשטיין כאיטי וכבעל לקות למידה. איינשטיין עצמו מאוחר יותר כתב שהוא הצליח לפתח תורת יחסות בגלל שההתפתחות האינטלקטואלית שלו הייתה מאוחרת וכתוצאה הוא החל לחשוב אודות החלל והזמן רק כמבוגר ולא כילד. אבל איינשטיין לא היה איטי כילד. הוא היה תמיד הראשון בכיתה בבית הספר. כאשר היה ילד בבית הספר היסודי לא ניכר שהוא היה גאון אבל הוא תמיד היה יותר חכם מכל ילדי הכיתה. הוא היה ביישן ויותר חכם מכל שאר התלמידים אבל עדיין לא בלט כגאון.

באוקטובר 1888 כאשר איינשטיין היה בן 9 וחצי הוא נכנס לבית ספר שהוא המקבילה לחטיבת ביניים של היום בלוויטפולד גימנזיום. הוא נשאר בבית הספר הזה עד גיל 15. הגימנזיום היה אפילו יותר קשוח מאשר בית הספר היסודי שאותו בדיוק עזב. איינשטיין פעם אמר שהמורים בבית הספר היסודי הם כמו סמלים בצבא, בעוד שהמורים בגימנזיום הם כמו סגנים בצבא.

המקצועות החשובים בגימנזיום היו יוונית ולטינית. שאר השעורים בבית הספר היו שפות מודרניות, גיאוגרפיה, ספרות ומתמטיקה. איינשטיין אהב את ההקפדה והחוכמה של הלטינית והמתמטיקה ותמיד קיבל את הציונים הגבוהים ביותר בכיתה בנושאים אלה. אבל יוונית זה כבר היה נושא אחר.  הוא שנא את הנושא ופעמים רבות הוא לכן הרגיז את המורה שלו. המורה שלו ליוונית לא העריך את התלמיד שלו בעל החשיבה העצמאית והוא אמר מפורשות שאיינשטיין אף פעם לא יגיע לשום דבר. אחותו של איינשטיין מאוחר יותר כתבה שאולי המורה צדק: איינשטיין אף פעם לא נהיה לפרופסור לדקדוק יווני.

כאשר איינשטיין היה בכיתה וו לרוע מזלו המורה ליוונית נהפך למחנך הכיתה שלו. מורה זה פעם קרא לו למשרדו ואמר לו שהוא רוצה שאיינשטיין יעזוב את בית הספר. איינשטיין ענה שהוא לא עשה שום דבר רע. המורה ענה לו: “עצם הנוכחות שלך הורסת את הכבוד של הכיתה אלי”.

אבל לא הכל היה גרוע בבית הספר. מורה נוסף בבית הספר, ד”ר פרדיננד ראוס היה שונה משאר המורים. במקום להדגיש את השינון והקבלה הפסיבית של העובדות, הוא גרם לסטודנטים לחשוב בעצמם. הוא גרם להם לאהוב את הספרות הגרמנית ואת החקר של תרבויות עתיקות.

למרות שהוריו של איינשטיין לא היו דתיים, הם האמינו במסורת יהודית עתיקת יומין של הזמנת סטודנט נזקק לארוחה בביתם. במשך חמש שנים, מאז שאינשטין היה בן 10, סטודנט עני לרפואה מרוסיה בשם מקס תלמוד הצטרף למשפחת איינשטיין לארוחת ערב פעם בשבוע. איינשטיין נהנה לדבר עם הסטודנט המבוגר יותר ותלמוד מהר מאוד הבין שאיינשטיין לא היה ילד רגיל. הם דברו אודות מדע, מתמטיקה ואפילו פילוסופיה.

כאשר איינשטיין היה בן 13 מקס תלמוד הביא לו את הספר של עמנואל קאנט ביקורת התבונה הטהורה, ספר עב קרס שאפילו עבור סטודנטים לפילוסופיה הוא קשה להבנה. לפי תלמוד, איינשטיין לא נרתע מהספר. מעתה ואילך, שני החברים שוחחו על נושאים פילוסופיים מהלך ביקורי יום החמישי של תלמוד בבית האיינשטיינים. איינשטיין הקדיש כמה שנים ללימוד טקסטים פילוסופיים אחרים יחד עם קריאת טקסטים מדעיים אחרים. הוא קרא את הכל לבד ולזה קוראים אוטו-דידאקט. הוא המשיך להתעניין בפילוסופיה במשך כל חייו כאשר הוא פעמים רבות שוחח והתווכח על השקפותיו עם פילוסופים ידועי שם.

תלמוד גם הביא לאיינשטיין כמה ספרים שעסקו במדע פופולארי שאותם קרא בשקידה ובהתלהבות רבה. איינשטיין במיוחד אהב את סדרת ה-21 ספרים שכותרתה: ספרים פופולאריים במדעי הטבע שנכתבה על ידי אהרון ברנשטיין. איינשטיין מאוחר יותר אמר שהוא קרא חמישה או שישה כרכים מהסדרה “תשומת לב עוצרת רוח”. ספרים אלה נתנו לאיינשטיין הצעיר את ההבנה הבסיסית של הפיזיקה וכנראה סייעו לו לפתח את היכולת המדהימה שלו לגלות בקריאה שלו את מה שחשוב ואת מה שלא חשוב.

קיץ אחד, איינשטיין החל להתעניין בספר לימוד לגיאומטריה אותו קיבל כמה חודשים לפני ששנת הלימודים החלה. הוא החל לפתור את הבעיות כאשר הוא מראה את הפתרונות לתלמוד. בסוף הקיץ, איינשטיין לא רק שהוא כבר פתר את כל הבעיות בספר אלא הוא גם הציע הוכחות חלופיות למשפטים שבספר.  שנים אחר כך, איינשטיין אמר שהספר הזה – אותו כינה “ספר הגיאומטריה הקדוש” שלו – כנראה היה הסיבה שבגללה הוא נהפך למדען.

בגיל 11 איינשטיין החל לפקוד שיעורי דת, כפי שהיה נהוג בין תלמידים יהודים.  כזכור הוריו לא היו יהודים מאמינים ואיינשטיין החל לכעוס עליהם על כי הם לא שמרו את המסורת היהודית. הוא החליט להוות דוגמא למשפחתו על ידי זה שישמור את השבת, יאכל רק אוכל כשר ואפילו יחבר שירים דתיים שאותם שר לעצמו בעודו הולך לבית הספר.

הלהט הדתי של איינשטיין לא החזיק ממד הרבה זמן. ברשימות האוטוביוגראפיות שלו, שנכתבו כאשר הוא היה בן 67, הוא אמר שמה שהוא קרא בספרי המדע בגיל 12 התנגש עם הרבה מהסיפורים שמצויים בתנ”ך. הוא אז החל לחשוד בכל סוג של סמכות והוא פיתח גישה חשדנית. חשדנות זו (סקפטיות) אף פעם לא עזבה אותו למרות שבהתחלה היא הייתה בעלת עוצמה רבה יותר. מעתה ואילך, איינשטיין החליט שהוא יבין את טבע היקום שעמד מולו כמו חידה ענקית. איינשטיין לא חשב שמשימה זו היא נוחה ומבטיחה כמו החיפוש הדתי שאותו חווה לתקופה מאוד קצרה, אבל הוא אף פעם לא התחרט על הדרך שבה בחר.

מאוחר יותר בחייו, איינשטיין פיתח הערצה עמוקה ליופי של הטבע ואמונה לפשטות של הסדר וההרמוניה שאותם הוא חשב שהאנשים יכולים לקלוט רק בצורה לא שלמה. הערצה ואמונה אלו יצרו את אמונתו.

איינשטיין הנער המשיך ללמוד בעצמו מחוץ למסגרת בית הספר. דודו המהנדס יעקב שגר בבית ליד וביקר דחופות בבית משפחתו השפיע על איינשטיין רבות. כאשר איינשטיין היה בן 12, יעקב נתן לו ספר אלגברה ואמר לו שהאלגברה היא מדע עליז. במהלך הקיץ של 1891, איינשטיין החליט ללמוד את ספר האלגברה ברצינות ולעומק והוא בקש מהדוד יעקב לתת לו בעיות לפתור. איינשטיין פתר את הבעיות ונתן אותן לדודו לבדוק. הדוד גילה שהילד בן ה-12 תמיד יכל למצוא פתרון אפילו לבעיות הכי מסובכות שאותן הדוד נתן לו לפתור. באותו הקיץ איינשטיין אפילו גילה מחדש את ההוכחה למשפט פיתגורס.

מאלגברה וגיאומטריה, איינשטיין התקדם לקלקלוס. כאשר הוא כבר היה בן 16 הוא לימד את עצמו חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי וגם גיאומטריה אנליטית. הוא נהנה להעביר את עשר השנים הראשונות שלו בלימוד עצמי לבדו והוא גילה שהמתמטיקה היא “באמת מקסימה”. עבור איינשטיין ללמוד קלקלוס זה היה כמו לקרוא איזה סיפור מתח מיסתורי. הסיפור עבורו הגיע לשיאים כאשר הוא הגיע למושגים של הדיפרנציאל, האינטגרל והסדרות האינסופיות. השיאים האלה אפילו ניתנים להשוואה להנאה העצומה שהוא רכש בעודו לומד את הגיאומטריה.

ב-1894, אביו של איינשטיין ודודו יעקב סגרו את המפעל שלהם אותו הם יסדו 14 שנם קודם לכן. במהלך השנים המוקדמות המפעל הצליח. אולם בשנות ה-1890 המוקדמות האחים הרחיבו את המפעל כדי לשווק דינמו שיעקב המציאו. הם שכרו עובדים נוספים, קנו ציוד והם עברו למפעל גדול יותר. לרוע המזל, העסקים נהפכו לגדולים מידי מכדי שיוכלו להיות מנוהלים היטב על ידי האחים לבית איינשטיין אבל עדיין היו קטנים מידי כדי להתחרות עם חברות גדולות יותר. ב-1894, החברה לבסוף נכשלה.

שתי המשפחות החליטו לעבור לפאביה שבאיטליה ולנסות את מזלן שם. הרמן ופאולין חשבו שאלברט צריך להישאר ולסיים את שנת בית הספר בגימנזיום. איינשטיין היה בן 15 והיו לו עוד 3 שנים של בית הספר התיכון לסיום בית הספר. לאחר 6 חודשים לבד במינכן, בכל אופן, איינשטיין היה מדוכא ועצבני. הוא שכנע את רופא המשפחה שלו, ד”ר ברנרד תלמוד (אחיו של מקס תלמוד) שיתן לו תעודה שמעידה על כך שעקב הפרעות עצביות הוא זקוק לחברת משפחתו ולכן הוא צריך לעזוב את בית הספר. איינשטיין עזב את הגימנזיום מבלי להודיע להוריו והצטרף אליהם באיטליה.

למרות שמבחינה טכנית איינשטיין נחשב לנושר מבית הספר התיכון, הוא לא התכוון לנטוש את הלימודים. הוא הבטיח להוריו המיואשים שהוא ילמד בעצמו, יתכונן לבחינת הכניסה למכון הפדרלי הפוליטכני היוקרתי בציריך. אביו רצה שהוא ילמד הנדסת חשמל בפוליטכניק כפי שדודו למד. הפוליטכניק לא דרש תעודה מבית הספר התיכון כדי להרשם. כל מה שאיינשטיין היה צריך היה לעבור את בחינות הקבלה.

החיים באיטליה היו טובים עבור איינשטיין. הוריו נאלצו לקבל את רוע הגזירה והם הסכימו שילמד בעצמו לבחינות הכניסה של הפוליטכניק בציריך. איינשטיין היה עתה חופשי לעשות כל שעלה על רוחו. הוא שילב לימודים עם טיולים סביב איטליה, כאשר הוא מבקר במוזיאונים וגלריות לאומנות. הוא גם טייל בהרים. איינשטיין אף פעם לא התעניין בספורט או בכל פעילות פיזית מאורגנת. אבל בעודו באיטליה הוא נהפך לטייל ומטפס הרים מתלהב (באלפים).

ראוי לציין שאיינשטיין מעולם לא אהב את ארץ הולדתו. הוא תעב את המיליטריזם (הלוחמניות) והמשטר בגרמניה. זמן קצר לפני שהוריו החליטו לעבור לאיטליה, הוא הודיע לאביו על רצונו לוותר על האזרחות הגרמנית כי הוא רצה לההפך לאזרח שוויצרי. אביו הרמן הסכים באי רצון וחתם על הניירות הנחוצים כדי לאפשר לבנו להגיש את הבקשה. ב-28 לינואר, 1896 איינשטיין קיבל מכתב רשמי שמשחרר אותו מהאזרחות הגרמנית, אבל הוא לא נעשה אזרח שוויצרי עד 1901. במשך חמש שנים הוא היה חסר אזרחות ומדינה.

כפי שהבטיח להוריו, איינשטיין נסע לציריך בתחילת אוקטובר 1895 כדי לעבור את בחינת הכניסה לפולטכניק. ניתנה לו רשות מיוחדת לבצע את הבחינה בגיל 16, למרות שהגיל הנמוך ביותר הדרוש היה 18. שני מכתבים – אחד מהמורה למתמטיקה שלו בגימנזיום (שאיינשטיין היה מספיק חכם לקחת ממנו מכתב כזה בטרם הוא עזב) ואחד מאמו שקבעו שאיינשטיין הוא “גאון” – נראה ששכנעו.

ההתעניינות של איינשטיין בפילוסופיה המשיכה לגבור והוא חשב ללמוד פילוסופיה באוניברסיטה. כאשר אביו שמע על רעיון זה הוא אמר לאיינשטיין ללמוד הנדסת חשמל, כמו דודו יעקב ולשכוח מה”שטויות הפילוסופיות” שלו. איינשטיין הלך בעקבות עצתו של אביו ונרשם ללימודי הנדסה.

איינשטיין נבחן בהיסטוריה פוליטית וספרותית, בגרמנית ובצרפתית, בציור, מתמטיקה, בגיאומטריה תיאורית, בביולוגיה, בכימיה ובפיזיקה ודרשו ממנו לכתוב חיבור. אבל הוא נכשל בבחינה. הוא הצליח היטב בחלק של המתמטיקה והפיזיקה אבל נכשל בכל שאר הנושאים.

אולם מנהל הפוליטכניק ראה את היכולת והפוטנציאל של איינשטיין והוא הציע שהוא קודם יסיים תיכון בבית ספר שוויצרי ויקבל שם תעודה ואז שינסה לגשת לבחינה שוב. אחד מהפרופסורים לפיזיקה, היינריך וובר, שהתפעל מהביצועים של איינשטיין במתמטיקה ובפיזיקה, אמר לאיינשטיין שהוא יכול להשתתף בשיעורים שלו אם הוא נשאר בציריך.

ההורים של איינשטיין הסכימו עם מנהל הפוליטכניק והם רשמו אותו לבית הספר המחוזי השוויצרי אשר באאורו, בחלק דובר הגרמנית של שוויצריה. השנה הזאת הייתה אולי אחת מהטובות ביותר בילדות של איינשטיין. בית הספר ממוקם בכפר מאוד יפה המרוחק כ-30 קילומטר מערבה מציריך והוא היה אידיאלי עבור איינשטיין. ניהל את בית הספר ג’וסט וינטלר, מורה מוערך ובעל מחשבה ליבראלית שיצר אווירה נינוחה שבה עודדו את התלמידים לחשוב בעצמם במקום לאלץ אותם לקבל אמיתות מסמכות מגבוהה יותר. הגישה התאימה לאיינשטיין המרדן בדיוק.

איינשטיין התאכסן אצל משפחת וינטלר ומהר מאוד נהפך לחלק מהמשפחה הגדולה שלהם, כאשר הוא קורא לג’וסט ופאולין וינטלר “פאפה” ו-“מאמה”. ג’וסט וינטלר היה מלומד בעצמו ואיינשטיין העריץ אותו.

בית הספר באאורו היה בית הספר היחיד שאיינשטיין אי פעם אהב. הוא פגש שם חברים והוא היה אהוד למדי שם. הוא גם פיתח שיטה של ביטחון עצמי ולפעמים נראה שחצן.

משפחת וינטלר הייתה משפחה גדולה. לפאולין ולג’וסט היו שלוש בנות וארבעה בנים. הקשרים של איינשטיין עם בני המשפחה התחזקו עם השנים. אחד מהבנים, פול מאוחר יותר התחתן עם אחותו של איינשטיין מאיה. הבת המבוגרת ביותר, אנה מאוחר יותר התחתנה עם החבר הטוב ביותר של איינשטיין מיקלאנג’לו (מיקל’ה) בסו. מבין שלושת הבנות מארי הייתה היפה ביותר. היא הייתה נחמדה וכמו איינשטיין היא אהבה מוזיקה. היא נגנה בפסנתר ואיינשטיין הצטרף אליה בדואטים. אינשטיין מהר מאוד התאהב בה. למרות שמארי הייתה מבוגרת ממנו בשנתיים, איינשטיין היה בוגר יותר. היא העריצה את השכל הרב שלו וכמו נערות אחרות היא חשבה שהוא נראה טוב. וכך מארי נהייתה לחברה הראשונה של איינשטיין.

בתקופה הזאת איינשטיין פיתח שיטה לחשוב בצורה לוגית על רעיון מדעי על ידי זה שהוא עוקב אחר שלבי הניסוי במחשבתו. אלה הם ניסויי המחשבה המפורסמים שלו שמאוחר יותר שמשו אותו בתיאוריות שלו כמו בתורת היחסות. גם גליליאו השתמש בניסויי מחשבה כמה מאות קודם לכן בהצלחה מרובה.

ניסוי המחשבה הראשון של איינשטיין באותה תקופה היווה את הזרע למה שנהיה יותר מאוחר תורת היחסות הפרטית. איינשטיין רצה לדעת מה יקרה אם הוא ידהר יחד עם קרן של אור. האם הוא יצליח לראות את הצד הקדמי של גל האור? כלומר האם יצליח להשיג את קרן האור? איינשטיין הצעיר הבין שבמקרה זה הגל יעלם, הוא לא יתנודד. איינשטיין לא היה מרוצה ממה שניסוי המחשבה שלו אמר לו והוא המשיך לחשוב על הבעיה שוב ושוב. מאוחר יותר הוא שילב את ניסוי המחשבה הזה עם הבנה טובה יותר של האלקטרומגנטיות כדי לנסח שהאור נע באותה המהירות c ולא משנה כיצד צופה נע ביחס אליו. לכן אף אחד לא יכול להשיג קרן של אור. אם איינשטיין ידהר יחד עם קרן האור היא עדיין תנוע במהירות c ביחס אליו.

איינשטיין עבר את בחינות הסיום בבית ספר באאורו בסתיו 1896 בציונים הטובים ביותר בכיתה. הוא קיבל את הציון הטוב ביותר בפיזיקה, בגיאומטריה תיאורית, גיאומטריה והיסטוריה וכמעט מצויין בכל שאר המקצועות. הציון הנמוך ביותר שלו היה בצרפתית והמורה לצרפתית שלו התנגד לתת לו תעודת סיום. אבל איינשטיין קבל תעודת סיום בית ספר והוא התקבל לפוליטכניק בציריך למרות שהוא היה צעיר בשישה חודשים מהגיל הדרוש לכניסה לאוניברסיטה. עתה איינשטיין הבין שהוא רוצה ללמוד מדע – ביחוד פיזיקה. הוא רצה ללמוד פיזיקה ומתמטיקה. הוא התעניין במדעים התיאורטיים יותר מאשר במדעים הניסויים. כאלף תלמידים התקבלו יחד עם איינשטיין לפוליטכניק בציריך ומרביתם נרשמו לבתי הספר להנדסה.

כתת המתחילים בבית הספר למדעים מנתה חמישה סטודנטים. שלושה התמחו במתמטיקה, איינשטיין והאשה היחידה בכיתה מילבה מאריץ’ (שמאוחר יותר נהפכה לאהובתו ולאשתו) היו היחידים שהתמחו בפיזיקה.

המחלקה לפיזיקה הייתה בניין גדול ומודרני והיא הייתה מצויידת היטב. שניים מבין המתמטיקאים שהיו אז ידועים בעולם, אדולף הורביץ והרמן מינקובסקי היו פרופסורים של איינשטיין. את הקורסים לפיזיקה לימד פרופסור היינריך וובר, האיש שראה את הפוטנציאל אצל איינשטיין אפילו כאשר נכשל בניסיון הראשון שלו להיכנס לפוליטכניק. איינשטיין כתב לחבר מהכיתה שלו שהוא העריץ את השיעורים של וובר בפיזיקה. אולם הערצה זו נמשכה זמן קצר מאוד. החיים של איינשטיין היו החיים הטיפוסיים של סטודנט אירופאי באותם זמנים. הוא בילה שעות רבות בבתי הקפה ובבארים המקומיים, הוא שתה קפה והתווכח עם חברים על מדע ופילוסופיה. אולם הוא היה בררן אודות אילו קורסים לתת את תשומת לבו אליהם והוא לא נכח בכל השיעורים ונעדר משיעורים ששעממו אותו או שהוא לא אהב את הפרופסור.

בפוליטכניק סטודנטים עברו שתי בחינות במהלך ארבע השנים: בחינות אמצע ובחינות סיום. בשאר הזמן לא היו להם דאגות לגבי ציונים, בוחנים או אפילו נוכחות בשיעורים. איינשטיין המרדן עשה מה שהוא רוצה. הוא למד בעצמו מהספרים בתחומים שבכלל לא קשורים לשום דבר שנלמד בכיתות בפוליטכניק וזה כי הוא התעניין בנושאים המסוימים שבספרים. לא היה אכפת לו בכלל מהקורסים ומההרצאות אותם הוא לא אהב. אבל השתמטות מהרצאות לא עזרה לו כאשר הגיע זמן הבחינות כי לא היו לו רישומים של ההרצאות. לכן חודשיים או שלושה לפני בחינות האמצע איינשטיין החל לחשוב על להתכונן להן. בלי רשימות טובות של הרצאות המשימה הייתה בלתי אפשרית. הפרופסורים בפוליטכניק לא לימדו לפי ספרי לימוד. הם היו חוקרים בעלי שם בתחומם והרבה פעמים ההרצאות שלהם היו קשורות לעבודה שלהם עצמם. אפילו כאשר החומר אותו הם לימדו כבר היה מבוסס, הם הציגו אותו מתוך הגישה שלהם. החומר פשוט לא היה מצוי בספרי לימוד. למרבה המזל עבור איינשטיין, חברו מרסל גרוסמן רשם את הרצאות של הכיתה בצורה קפדנית. גרוסמן היה מתמחה במתמטיקה ואחד מחבריו של איינשטיין לאורך כל החיים. הוא גם עזר אחר כך לאיינשטיין לקבל עבודה במשרד הפטנטים לאחר סיום הלימודים. שנים אחר כך, כפרופסור למתמטיקה בפוליטכניק וכדיקן של בית הספר למתמטיקה גרוסמן סיפק לאיינשטיין טכניקות מתקדמות שאיינשטיין נזקק להן בתורת היחסות הכללית.

כעת כאשר בידיו הרשימות מההרצאות בכיתה של גרוסמן, איינשטיין בילה את הקיץ של 1898 כאשר הוא לומד לבחינות שנערכו באוקטובר. כאשר התוצאת הגיעו איינשטיין הופתע לגלות שהוא קיבל את הציון הגבוה ביותר. גרוסמן, סטודנט חכם ומסור הגיע למקום השני.

איינשטיין איבד עניין במארי וינטלר מהר מאוד אחרי שהוא עזב את אאורו לטובת הפוליטכניק. הם הכתבו אבל ההתלהבות הראשונית של איינשטיין התפוגגה. אולם הוא המשיך לשלוח לה את הכביסה המלוכלכת שלו והיא המשיכה לכבס לו אותה ולשלוח לו חזרה. איינשטיין לא יכל להביא עצמו לומר למארי שהוא אינו אוהב אותה יותר. לכן הוא פשוט הפסיק לכתוב לה. אבל הוא נותר קרוב מאוד למשפחת וינטלר והוא כתב לאמה של מארי כאשר הוא מתנצל על כי הוא גורם לבת צער.

בינתיים איינשטיין פגש את מילבה מאריץ’ כאשר שניהם התחילו ללמוד יחד באוניברסיטה בפולטכניק. היא היתה ביתם של חקלאים סרביים והיא נולדה באיזור שהיה שייך להונגריה באותו הזמן ומאוחר יותר נהפך לחלק מיוגוסלביה אבל עכשיו הוא חלק מסרביה. מגיל מוקדם מילבה החליטה ללכת לאוניברסיטה אפילו בניגוד לרצון משפחתה הלא יהודיה. בגלל שהאוניברסיטאות השוויצריות היו בתי הספר דוברי הגרמנית היחידים שהיו מוכנים לקבל נשים לשורותיהם היא נכנסה לאוניברסיטת ציריך ב-1896 כדי ללמוד רפואה. אחרי סמסטר אחד בלבד היא עברה לפוליטכניק כדי ללמוד פיזיקה. מילבה הייתה שלוש וחצי שנים מבוגרת מאיינשטיין והסטודנטית המבוגרת ביותר בכיתת הסטודנטים החדשים בפוליטכניק. בבית הספר התיכון היא הייתה טובה במתמטיקה ובפיזיקה, וזו אולי הייתה הסיבה מדוע היא עברה מבית הספר לרפואה לפיזיקה. מילבה אהבה מוזיקה ונגנה בפסנתר. כמו עם מארי וינטלר, איינשטיין החל לנגן דואטים עם מילבה וגם היה לה קול שירה יפה. מילבה הייתה פשוטה, קודרת וחבריו של איינשטיין פעמים רבות התפלאו מה הוא מצא בה. אבל בין חבריה הקרובים בכל אופן היא נפתחה וצחקה וכנראה שזה הצד שמצא חן בעיני איינשטיין. עבורו היא הייתה בת זוג רצינית ואינטיליגנטית. ההתכתבויות שלו איתה עסקו רבות בספרים אותם הוא קרא בפיזיקה של גדולי הפיזיקה של אותו הזמן, כמו גם המחקרים של עצמו. למרות שמילבה לא הגיבה על הפיזיקה שאיינשטיין שוחח עמה במכתבים שלו אליה, היא הייתה החברה שלו בתוכנית הלימוד העצמי שלו במשך שנים, כאשר הוא קרא פיזיקה, חשב פיזיקה, חשב על ניסויים, לא קבלו אותו למקומות עבודה וכדומה. למרבה הצער אחרי שנה אחת בלבד בפוליטכניק מילבה הפתיעה את איינשטיין ועברה לאוניברסיטת היידלברג (למרות שנשים לא יכלו להרשם כסטודנטיות מן המנין שם, כך שאפשרו לה רק לשמוע קורסים שם). כאשר הם לא היו יחד איינשטיין ומילבה התכתבו. אחרי סמסטר אחד בלבד מילבה החליטה לשוב לפוליטכניק. איינשטיין שמח והציע לעזור למילבה להשלים את החומר בקורסים אותם היא החסירה. מילבה עדיין תכננה לגשת לבחינות האמצע יחד עם חברי כיתתה. בסיוע עזרתו של איינשטיין ורשימות ההרצאות של הכיתה שהוא נתן לה מילבה התחילה לעבוד על הקורסים אותם היא החסירה. מהר מאוד היא הבינה בכל אופן שעליה לדחות את מועד הבחינות לשנה הבאה כי כנראה שהיא לא תעבור אותן. איינשטיין ומילבה המשיכו להתכתב כאשר כל אחד מהם נסע לביתו במהלך החופשות מהאוניברסיטה. ההתכתויות האלה ביניהם נותנות לאנשים כיום הצצה ליחסים שנרקמו ביניהם וגם לחשיבה המדעית של איינשטיין באותם שנים. לרוע המזל, בעוד שמילבה שמרה את המכתבים שאיינשטיין שלך אליה, איינשטיין שמר רק כמה מכתבים אותם שלחה מילבה אליו. מכתבים אלה מכונים כיום “מכתבי האהבה” בין איינשטיין למילבה מאריץ’.

בתחילת 1899 המכתבים שלהם השתנו מ-“מר איינשטיין היקר” או “גברת יקרה” ל”ג’וני היקר” ו-“דולי היקרה”, השמות שהם המציאו זה לזו. וכך המכתבים נהפכו למכתבי אהבה. היא שלחה לו “אלפי נשיקות מהדולי שלך” והוא שלח לה “אלפי ברכות והנשיקה הגדולה ביותר מהג’וני שלך”. איינשטיין ומילבה בילו יחד זמן רב ובמהלך השנה האחרונה באוניברסיטה החליטו להתחתן.

בשנתו האחרונה בפוליטכניק איינשטיין השתתף במעבדה לאלקטרוניקה של היינריך וובר. הוא מאוד ציפה להשתתף במעבדה הזו והוא בילה זמן רב במעבדה זו כאשר הוא לא רק מבצע את הניסויים הדרושים עבור הכיתה, אלא גם מבצע כמה ניסויים שהוא עצמו תכנן. הוא אפילו התחיל לוותר על הרצאות אחרות כדי שהוא יוכל ללכת למעבדה ולעבוד שם.

למרות שאיינשטיין התרשם מאוד מקורסי המבוא לפיזיקה אותם לימד וובר, הוא לא הרגיש אותו הדבר לגבי הקורסים התיאורטיים היותר מתקדמים. איינשטיין לא אהב את הקורס של וובר בחשמל ומגנטיות, למשל, כי וובר לא הציג שם דבר אודות התורה של ג’יימס קלארק מקסוול. שהיא הייתה ה”נושא המרתק ביותר באותו הזמן בו הייתי סטודנט”, כך כתב איינשטיין מאוחר יותר.

איינשטיין החל להיות חסר נימוס וגאוותן כאשר הוא קורא למורה שלו “מר וובר” במקום בצורה המנומסת והנהוגה “פרופסור וובר”. וובר שנא את השחצנות של איינשטיין ואת התנהגותו בכיתה והוא התאכזב ממנו. וובר אמר לאיינשטיין פעם אחת, “אתה מבריק אבל יש לך בעיה רצינית. אף אחד לא יכול לומר לך שום דבר”. איינשטיין שילם ביוקר על השחצנות שלו עם וובר לאחר שהוא סיים את לימודיו. וובר הצליח למנוע מאיינשטיין מלקבל משרה אקדמית ואיינשטיין נאלץ להתפטר ולהעשות פקיד במשרד הפטנטים ובודק פטנטים בברן.

איינשטיין בכל אופן לקח אצל היינריך וובר כמה קורסי מעבדה בשנתיים האחרונות שלו בפוליטכניק, כאשר הוא קבל את הציונים הגבוהים ביותר בכולם. לעומת זאת הוא נכשל בקורס מעבדה אותו לקח אצל פרופסור ג’אן פרנט. קורס זה היה הקורס היחיד בו איינשטיין אי פעם נכשל. איינשטיין לא אהב את פרנט מההתחלה וזו הייתה חלק מהבעיה. כפי שאופייני לו הוא לא הופיע להרבה שיעורים וכאשר הוא הופיע סוף סוף הוא הרגיז את פרנט כאשר הוא לא עקב אחר ההוראות שנתנו בכיתה. לפרט נמאס מאיינשטיין והוא דיווח עליו לנשיא האוניברסיטה בגין הזנחה של מטלות. הוא אמר שאיינשטיין הוא חצוף ושחצן. כאשר איינשטיין התעמת איתו פרנט אמר לו לנסות תחום אחר של לימודים, כי אין כל תקווה עבורו בפיזיקה. “פיזיקה היא יותר מידי קשה עבורך” הוא אמר לאיינשטיין. פרנט לא רק שהכשיל את איינשטיין, הוא נתן לו 1 בקורס, הציון הכי נמוך. זה כנראה הגיע לאיינשטיין…

כאשר הוא מאוכזב מהקורס של וובר בנושא חשמל ומגנטיות, איינשטיין החליט ללמוד את הנושא לבדו. הוא השיג עותק של הספר של פול דרוד, פיזיקה של האתר, אחד מהספרים הגרמנים הראשונים שהשתמשו באלקטרומגנטיות של מקסוול כדי להסביר תופעות חשמליות ואופטיות. בספרו דרוד, פרופסור לפיזיקה באוניברסטת לייפציג, הסביר הולכה חשמלית במתכות, הולכה תרמית ואת התכונות האופטיות של מתכות במונחים של אינטראקציות בין מטענים חשמליים. כמה ימים אחר כך איינשטיין סיפר למילבה במכתב, שהוא קרא כבר חצי מהספר והוא מצא שהוא מעורר עניין ומכיל מידע רב, אבל הספר היה חסר דיוק ולא היה ברור במקומות מסויימים. באותה שנה איינשטיין המשיך ללמוד לבד את כתביהם של חשובי הפיזיקאים כאשר הוא קורא את ספריהם של הרמן פון הלמהולץ על תנועות אטמוספריות ושל היינריך הרץ על ההתפשטות של הכוח החשמלי (גלים אלקטרומגנטיים). איינשטיין גם למד את האלקטרומגנטיות של מקסוול מהספר של אוגוסט פופל, תורת החשמל של מקסוול והוא גם קרא את הספר, המכניקה מאת ארנסט מאך.

במהלך חופשת הקיץ לפני השנה הרביעית בפוליטכניק איינשטיין נסע עם אמו ואחותו לעיר קייט דרומית לציריך, שם הם התאכסנו במלון פארדייז. מילבה נסעה לביתה למשפחה כדי ללמוד לבחינות האמצע. איינשטיין כתב לה מיד כאשר הוא הגיע למלון ואמר לה שהוא לחלוטין ללא ספרים במשך שבוע. כאשר הספריות המקומיות לקחו חופשה. אבל הוא דיבר איתה על הספרים אותם הוא קרא בקיץ. הוא עסק בבקרים בלימוד ואחרי הצהרים הוא טיל עם אחותו וניגן בכינור. הספריות החלו לשלוח לו ספרים על פי בקשתו והוא החל לקרוא על האתר – רעיון שהוצג במאה ה-19 כדי לספק תווך למעבר האור בחלל. בעית האתר והתנועה של גופים ביחס לאתר העסיקה אותו מאז היותו באאורו.  במכתב למילבה הוא סיפר לה על רעיון שעלה לו עוד באאורו: לחקור את התנועה של כדור הארץ דרך האתר. איינשטיין מצא שנקודות המבט השונות אודות תנועת כדור הארץ דרך האתר הן בעייתיות. הפירוש של הרץ ביחוד הטריד אותו. הרץ מדד זה מכבר במעבדה שלו את הגלים האלקטרומגנטים אותם ניבא מקסוול בתורתו וגילוי זה הלהיב את עולם הפיזיקה. בספרו אודות האתר והאלקטרודינמיקה הרץ הניח שהאתר נע יחד עם כדור הארץ כאשר כדור הארץ נע במסלולו סביב השמש. איינשטיין לא הסכים עם פירוש זה. במכתב נוסף למילבה איינשטיין כתב שהוא משוכנע שהיצוג הנוכחי של האלקטרודינמיקה של הגופים בתנועה לא תואם למציאות. הוא חשב שהוא יום אחד יצליח ויוכל להציג את האלקטרודינמיקה של הגופים בתנועה בצורה פשוטה יותר. 6 שנים אחר כך הוא אכן עשה זאת עם תורת החסות הפרטית.

מהרגע שבו הוא הגיע לפוליטכניק איינשטיין רצה לבצע ניסוי כדי למדוד את תנועת כדור הארץ ביחס לאתר. חוסר ההסכמה שלו עם הפירוש של הרץ לתנועת כדור הארץ דרך האתר החיה בו את העניין בניסוי. עבור הניסוי שלו איינשטיין רצה להציב שתי מראות כך שהאור ממקור בודד יכוון בשני כיוונים שונים, האחד לאורך תנועת כדור הארץ והשני בכיוון הנגדי. שני מדי טמפרטורה יגלו הבדלים בכמות החום שמיוצרת על ידי שתי הקרניים. ההבדל יהיה תלוי בתנועת כדור הארץ עם או בכיוון ההפוך למה שקרוי “רוח” האתר.

איינשטיין ביקש מוובר רשות לבצע את הניסוי, אבל הפרופסור לא הסכים כי הוא כנראה הבין שהמדידה הזו תהיה כמעט בלתי אפשרית לגילוי. מדענים אחרים הציעו ניסויים יותר מתוחכמים כדי למדוד את המהירות הזאת. בדיוק שנה קודם לכן, למשל, אלברט מייקלסון ואדוארד מורלי, שני פיזיקאים מבית הספר על שם קייס למדע ישומי בקליבלנד, אוהיו, בנו את מה שנהפך לניסוי המפורסם למדידת התופעה הזו. אולם סביר שוובר עדיין לא ידע על ניסו מיקלסון-מורלי. הוא לא במיוחד היה מחובר לחזית המחקר הפיזיקאלי כאשר הוא היה ממונה על בנית המעבדה החדשה שלו בפוליטכניק – וזו הסיבה מדוע הקורס שלו על אלקטרומגנטיות לא כלל את הגילויים האחרונים מאותה תקופה של מקסוול והרץ.

באותו הזמן, לא נראה שאיינשטיין הכיר כלל את ניסוי מיקלסון-מורלי גם כן והוא אמר זאת במפורש מאוחר יותר. למען האמת איינשטיין טען שהוא גם לא שמע על הניסוי לפני שפיתח את תורת החסות הפרטית ולכן הניסוי לא השפיע על הדרך שלו אל התורה. ואכן ניסוי מיקלסון-מורלי לא מוזכר במאמר היחסות של איינשטיין מ-1905.

הפוליטכניק דרש תזה או חיבור גדול כדי לסיים את הלימודים. איינשטיין ומילבה בחרו בנושאים דומים: הולכת חום, כאשר וובר היה המנחה של התזה. את התזה היה צריך להשלים תוך שלושה חודשים. אולם איינשטיין לא כתב את התזה שלו על נייר תקני ו-וובר אילץ אותו לכתוב את זה מחדש. איינשטיין כעס מדרישה הזו, כי זה קיצר את הזמן שלו ללימוד לבחינות הסיום. בניגוד למאמרים המבריקים והנפלאים אותם יפרסם ב-1905, התזה שלו אותה הגיש לוובר היתה מאמר של סטודננט שנועד רק כדי למלא חובת הגשה. שנים אחר כך, כאשר איינשטיין נהיה מפורסם, הוא אמר שהתיזות שלו ושל מילבה הו ללא תוצאות ואפילו לא שוות איזכור כלל.

אנשטיין ומילבה התכוננו יחד גם לבחינות הסיום. איינשטיין הקדיש זמן רב לקריאת ספרים אחרים ולא מספיק זמן ללימודים והוא גם עשה חוכמות ביותר מידי קורסים. מילבה לא כל כך הצליחה בבחינות האמצע שלה, שאותן היא ביצעה בתחילת השנה האחרונה. והיו לה דאגות אחרות על הראש: היא שמעה שההורים של איינשטיין מתנגדים ליחסיה עם איינשטיין. אמו, ביחוד, אמרה שמילבה לא הייתה טובה מספיק עבור בנה והיא האשימה את מילבה בכך שהיא תפשה את איינשטיין.

למרות שאיינשטיין הצליח היטב בבחינות, הוא לא קבל שוב פעם את הציונים הטובים ביותר, כפי שהיה עם בחינות האמצע. מילבה נכשלה. היא הצליחה בפיזיקה אבל לא הצליחה במתמטיקה ובאסטרונומיה. שלושה סטודנטים אחרים בפיזיקה ובמתמטיקה סיימו את הלימודים עם איינשטיין. מילבה התאכזבה קשות וחשבה לפרוש, אבל איינשטיין שכנע אותה לנסות שוב בשנה הבאה.

בעזרת התואר מהאוניברסיטה איינשטיין היה מוכן לחיים הבוגרים והעצמאיים שלו. הוא תכנן להתחיל בקריירה אקדמית על ידי זה שיהפך לאסיסטנט לפרופסור בפוליטכניק כאשר באותו הזמן הוא יעבוד על תיזת הדוקטורט. מיד כאשר הוא יקבל עבודה הוא חשב להתחתן עם מילבה. הוא פנה לוובר כדי לקבל משרת אסיסטנט. אבל התנהגותו הגסה הפכה את ההתרשמות המוקדמת של פרופסור וובר על פיה ו-וובר לא רצה להעסיק אותו. איינשטיין לא חשב שדחיה ראשונה זו הייתה חשובה. הוא הגיש מועמדות לפרופסורים אחרים בפוליטכניק, כאשר הוא בטוח שהם ישמחו להעסיק אותו. הוא אמר למילבה שאחרי ששניהם יקבלו את הדוקטורט הם יעבדו יחד באושר כפיזיקאים מיקצועיים ו”הכסף יהיה בשפע כמו הזבל”. אולם החלו לצוץ הפתעות. איינשטיין נאבק למצוא עבודה לאחר שסיים את לימודיו בפוליטכניק של ציריך. הוא לבסוף מצא עבודה כבוחן פטנטים במשרד הפטנטים של ברן. הייתה לו משרה נוספת זמנית כמורה למתמטיקה באיזה מכון אבל המשכורת הייתה מאוד נמוכה. כדי להתפרנס הוא שם מודעה בעיתון בה הוא הציע שיעורים פרטיים בפיזיקה ובמתמטיקה. שני אנשים ענו למודעה: מוריס סולובין וקונרד הבישט. סולובין היה בוגר אוניברסיטת ברן והתמחה שם בפיזיקה ובפילוסופיה. הבישט היה חבר ותיק של איינשטיין שלמד פיזיקה ומתמטיקה ועתה עבד על הדוקטורט שלו באוניברסיטת ברן. איינשטיין לא הרצה לשניהם. במקום שלושתם החלו בדיונים. סולובין והבישט שאלו שאלות ואיינשטיין ענה והסביר. הם גם שוחחו ודנו על ספרי פיזיקה ופילוסופיה. השלושה נעשו לחברים טובים והיו להם דיונים רבים בעודם מטיילים בכפר הסמוך או לאגם. הם החליטו לקרוא לחבורה שלהם בשם “האקדמיה אולימפיה”, חלק כבדיחה, אבל גם כי הם הרגישו שבמהלך השיחות שלהם הם למדו יותר מאשר הם אי פעם למדו בשיעורים הפורמאליים באוניברסיטה. הדיונים עם שני חבריו סייעו לאיינשטיין ללבן דברים במחשבתו שלו. סולובין והבישט (כמו גם שאר החברים של איינשטיין) היו לוחות התהודה של איינשטיין עבור הרעיונות שאותם הוא פיתח. הפגישות עם האקדמיה אולימפיה המשיכו אפילו אחרי שאיינשטיין התחתן עם מילבה מאריק. מילבה הצטרפה לפגישות אבל לפי רשימותיו של סולובין וההתכתבויות שלו עם איינשטיין מילבה לא הייתה משתתפת פעילה במיוחד והיא אף פעם לא הצטרפה אליהם כאשר הדיונים נערכו מחוץ לבית. האקדמיה אולימפיה החזיקה מעמד במשך כמה שנים עד שסולובין והבישט עזבו כדי לקבל הצעות עבודה. בכל אופן החברות בין השלושה נמשכה כל חייהם.

ב-1905, השנה שאותה אנו עתה מכנים כשנה המופלאה של אנשטיין, איינשטיין היה בן 26 בלבד. הייתה לו משרה כמומחה טכני במשרד הפטנטים הפדראלי השוויצרי, הוא היה נשוי במשך שנתיים למילבה מאריץ’ והיה לו תינוק בן שנתיים. בזמנו החופשי הוא ביצע מחקר בפיזיקה. איינשטיין ביצע את עבודתו המדעית בבית או בספריה של משרד הפטנטים, לא במעבדת מחקר של אוניברסיטה. הוא מה שאנו נכנה היום מדען חובב. אולם בשנה זו, הוא פרסם חמישה מאמרים, שלושה מהם החלו את שתי המהפכות החשובות ביותר בפיזיקה מאז שאייזיק ניוטון הציג את חוק הכבידה שלו. אחד משני המאמרים הנותרים הביא לו בסוף דוקטורט. ואחד מהמאמרים האלה מאוחר יותר הביא לו פרס נובל בפיזיקה.

כפי שאיינשטיין מאוחר יותר אמר, המשרה במשרד הפטנטים לא הייתה לוחצת והיא נתנה לו זמן להמשיך בהתעניינותו המדעית. במשך שלושת השנים הראשונות שלו שם, הוא פרסם שלושה מאמרים בכתב העת “אנאלן דר פיזיק”, כתב עת לפיזיקה מוערך. רמת פעילות מחקרית זו הייתה והיא עדיין יוצאת דופן עבור מישהו שאין לו קשרים לאוניברסיטה או למעבדת מחקר.

בשנות ה-1900 המוקדמות הפיזיקה הייתה במשבר. שני תחומי הפיזיקה העקריים באותו הזמן היו:

  1. 1) אלקטרומגנטיות: התורה של ג’יימס קלארק מקסוול, שהושלמה ב-1873 והיא הסבירה את טבע האור והמגנטיות.
  2. 2) מכניקה: החוקים של אייזיק ניוטון אודות מדע התנועה.

למרות שמספר מדענים סברו שהפיזיקה היא שלמה וגמורה במהותה באמצעות שתי תיאוריות אלה והתרמודינמיקה (והתורה הקינטית של הגזים), בזמן שאיינשטיין היה סטודנט כבר החלו לצוץ מספר בעיות בתורות אלה, בפיזיקת סוף המאה ה-19. ראשית, התיאוריות סתרו זו את זו במספר נקודות. שנית, האלקטרומגנטיות והמכניקה לא יכלו להסביר מספר תצפיות חדשות שאותן ביצעו הפיזיקאים. איינשטיין אמר מאוחר יותר שהפיזיקה באותו הזמן הייתה כמו בית רעוע, מוכן להתמוטט בכל רגע.

בעיה אחת בבית הזה של הפיזיקה הייתה שהתיאוריות לא יכלו להסביר תצפיות בנוגע לחום שמוקרן מגופים. כידוע, גופים משנים את צבעם כאשר הם מתחממים. למשל, אם פותחים תנור חשמלי, המחמם בהתחלה זוהר בצבע אדום. ככל שהוא מתחמם המחמם נהפך לכתום ומאוחר יותר הוא נהפך לצהוב בהיר. בהינתן התקדמות הצבע מצפים שגוף שיזהר בחלק האולטרא-סגולי של הספקטרום (שאותו אנחנו למעשה לא יכולים לראות מלבד באמצעות מכשירם מיוחדים) שתהיה לו אפילו טמפרטורה גבוהה יותר. המשוואות של הפיזיקאים בודאי הראו שזה אכן יהיה כך. אבל התצפיות שלהם הראו בדיוק את ההפך: עצצמם חמים פולטים פחות אור אולטרא-סגולי ויותר אור בצבעים אחרים. מדענים קראו לבעיה הזו “הקאטסטרופה האולטרא-סגולית”. הפיזיקאים סברו שהאור שנפלט מהעצם החם נע ממקום למקום כמו גל. זה מה שהתורה של מקסוול אמרה שיקרה ומה שניסוים מפורסמים שבוצעו על ידי הפיזיקאי האנגלי תומס יאנג בתחילת המאה ה-19 אמרו שיקרה. אולם ב-1900 הפיזיקאי הגרמני מקס פלאנק שם לב שאם האור שנפלט על ידי גוף חם איכשהו מתפצל לחבילות או גושים אז ניתן למצוא משוואה חדשה שתתאר את מה שהמדענים רואים: האור המוקרן הוא בשיאו בצבעים אחרים והוא לא קיים בתחום של האולטרא-סגול. פלאנק מצידו לא חשב שהחבילות הקטנות אותן הוא כינה קוואנטות של האור המוקרן היו חלק מהטבע של אור עצמו. ככלות הכל, כפי שיאנג ומקסוול ואחרים הראו, האור הוא רציף והוא נע כמו גל.

נושא ראשי שני בקשר לבית הפיזיקה הרעוע היה אפילו יותר בעייתי, כי הוא מיקם את המכניקה והאלקטרומגנטיות בסתירה זו לזו: ניוטון ומקסוול עמדו בסתירה זה לזה בנוגע להאם קיים דבר כזה שקרוי תנועה מוחלטת. לפי הפיזיקה הניוטונית, חוקי הפיזיקה צריכים להיות בדיוק זהים בין אם אנחנו במנוחה או נעים במהירות קבועה. במכניקה הניוטונית התנועה צריכה להיות מתוארת ביחס (יחסית) לגוף כלשהו. לא ניתן לחשוב על ניסוי שיתן תוצאות שונות כאשר נעים וכאשר מצויים במנוחה. נבחן דוגמא מוכרת. נניח שאנחנו מצויים על רכבת, איננו יכלים לומר האם אנחנו נעים או האם אנחנו לא נעים (אלא אם ישנה תאוצה). אם נרדם ממש ברגע היציאה ונתעורר כאשר הרכבת כבר תהיה בתנועה אחידה, נצטרך להביט מבעד לחלון כדי לדעת האם הרכבת כבר עזבה את התחנה או האם היא עדין חונה בתחנה ומחכה שכל הנוסעים יעלו. זה כי לפי ניוטון, חוקי הפיזיקה הם זהים בשני המקרים: כאשר הרכבת היא במנוחה בתחנה וכאשר הרכבת נעה באחידות על המסילה.

כיצד התורה של מקסוול הייתה שונה מהתורה של ניוטון? האלקטרומגנטיות אומרת שהאור הוא גל. בתור שכזה, האור זקוק לחומר כלשהוא כדי להתפשט (במידה רבה כמו גלי המים שזקוקים לגוף המים וגלי הקול שזקוקים לאוויר). על כדור הארץ, האור נע דרך האוויר, המים והזכוכית. אבל מה קורה בחלל? דרך איזה חומר מתפשט האור שנע מהשמש או מכוכב כאשר הוא בדרכו לכדור הארץ? הפיזיקאים מהמאה ה-19 קראו לחומר היפוטתי זה אתר. הם אמרו שהאתר מילא את היקום כולו ואת כוכבי הלכת והכוכבים והאור נע דרכו. לכן האתר סיפק דרך לומר האם אנו נעים במהירות קבועה או האם אנחנו במנוחה. לא צריך להביט מבעד לחלון הרכבת כאשר יושבים בתוך הרכבת כדי לגלות שאנחנו נעים. כל מה שנצטרך לעשות הוא לגלות דרך למדוד את התנועה שלנו דרך האתר, והיא קיימת בכל מקום אפילו בתוך העצמים עצמם. במלים אחרות, אנחנו תמיד יכולים למדוד את התנועה ביחס לאתר. האתר יהיה מקום יחוס סטנדרטי וקבוע שיתן לנו את התנועה המוחלטת היחידה של כל גוף. בעזרת סטנדרט זה אנו נוכל להבחין בין מנוחה לתנועה וחוקי הפיזיקה לא יתנו לנו את אותה המדידה עבור כל מקרה.

כאשר איינשטיין החל את מחקרו כמדען חובב היו שתי בעיות מדע של סוף המאה בזמנו:

1) האור היה ידוע כגל אבל היה צריך לקחת אותו בחשבון כמורכב מגופיפים לא מגלים כדי להסביר את הקטסטרופה האולטרא-סגולה.

2) במכניקה התוצאות של הניסויים הן זהות בתנועה או במנוחה (כל התנועה היא יחסית ואין תנועה מוחלטת). לא כך באלקטרומגנטיות, כי ניתן להיות במנוחה באתר (ישנה תנועה מוחלטת).

המדענים נאבקו כדי לגרום לתיאוריות הקיימות לפעול, אבל הם יותר ויותר הבינו את חוסר ההתאמה שלהן.

הבמה הייתה מוכנה לאיינשטיין וב-1905 הוא הציג את הפתרון לבעיות.

איינשטיין כתב ופרסם חמישה מאמרים מדעיים ששינו את הפיזיקה מקצה לקצה:

1) ב-17 למרץ: “על נקודת המבט היוריסטית בנוגע ליצירה ולהמרה של האור”. המאמר הזה החל את היסודות לתורת הקוואנטים עם הצגת מושג הקוואנטות של אנרגיה, או כפי שזה כונה מאוחר יותר הפוטונים. איינשטיין זכה בפרס נובל כמה שנים מאוחר יותר עבור מאמר זה.

2) ב-30 לאפריל: “קביעה חדשה של ממדים מולקולריים”. זו הייתה עבודת הדוקטורט של איינשטיין, שאותה קבלה אוניברסיטת ציריך ביולי. למרות שלא מהפכני, המאמר הזה סייע בביסוס הקיום של המולקולות.

3) ב-11 למאי: “על התנועה של חלקיקים קטנים השוהים בנוזל במנוחה”. מאמר זה לא רק שהסביר את תנועת הזיגזג של כתם קטנטן בנוזל (מה קרוי תנועה בראונית), שהעסיקה מדענים במשך זמן רב, אלא הוא גם הדגים את הימצאותן של המולקולות. מאמר זה וקודמו סייעו לבסס את הקיום של המולקולות והאטומים, שעדיין לא היו מקובלים על ידי העולם המדעי כולו. אבל בניגוד לשאר שלושת המאמרים – שני מאמרים אלה לא עוררו סערה בעולם המדעי.

4) ב-30 ליוני: “על האלקטרודינמיקה של גופים בתנועה”. זהו המאמר הראשון של איינשטיין על תורת היחסות.

5) ב-27 לספטמבר: “האם האינרציה של גוף תלויה בתכולת האנרגיה שלו?” מאמר שני זה על תורת היחסות הכיל את המשוואה הכי מפורסמת של איינשטיין: E=mc2.

איינשטיין למעשה כתב מאמר שישי באותה שנה שאותו הוא שלח לאותו כתב עת, האנאלן דר פיזיק ב-19 לדיצמבר. מאמר זה גם עסק בגודל של המולקולות ובתנועה הבראונית והוא פורסם כבר ב-1906.

איינשטיין פתר את הבעיה הראשונה העיקרית בפיזיקה במאמר הראשון  שלו בשנה המופלאה, המאמר על קוואנטות האור.  מאמר זה גם זכה אותו בפרס נובל. מקובל כביכול לחשוב שאיינשטיין זכה בפרס נובל על תורת היחסות שאותה פיתח לגמרי כבר עד 1921 – השנה בה קבל את פרס הנובל. אולם ועדת הפרס חשבה באותו הזמן שהיחסות היא עדיין מוזרה מידי ושנויה במחלוקת. הועדה חששה שמא יוודא מאוחר יותר שהיחסות איננה נכונה והם לא רצו לעשות טעות בנותנם את הפרס על תורה שמאוחר יותר תוכר כטעות. לכן הם החליטו שמכל העבודה האחרת שאיינשטיין ביצע עד 1921, מאמרו הראשון שפורסם ב-1905 אודות רעיון קוואנטות האור היה זה שראוי לפרס נובל. כי מאמר זה לבסוף הוביל לתורת הקוואנטים וגם המאמר של איינשטיין על קוואנטות האור הסביר תופעה שקרויה האפקט הפוטואלקטרי בדרך מאוד פשוטה ועל כך הוא היה ראוי לפרס. אבל איינשטיין בהרצאת הנובל שלו הרצה דוקא על תורת היחסות.

ובאשר למאמר על האפקט הפוטואלקטרי שזיכה את איינשטיין בפרס נובל מאוחר יותר. כזכור מקס פלאנק השתמש בתחבולה מתמטית כדי להסביר את הקרינה בחלק האולטרא סגולי של הספקטרום. הוא חילק את האור לקוואנטות של אנרגיה. במאמר הראשון מ-1905, איינשטיין הפך את הקוואנטות של פלאנק לתכונה של האור ושל כל הקרינה האלקטרומגנטית (גלי רדיו, קרני x, קרינה אולטרא סגולית ואור אינפרא אדום וכדומה). אין זה המצב שהאור הוא גבשושי במצב מסויימים בלבד. האור הוא תמיד גבשושי, כמו חלקיק. הוא מופיע בצורה גופיפית, בחבילות של אנרגיה. האור שנפלט מגופים חמים הוא לא איך שהוא פתאום מתפצל לחבילות אלה. האור מורכב מחבילות אלה ופוטונים אלה כפי שהם קרויים שלא ניתן לפצלם. על ידי זה שאיינשטיין גרם לגבשושיות להיות תכונה של האור עצמו הוא בכך סלל את  הדרך להתפתחות תורת הקוואנטים שהתרחשה בשנות ה-1920. תורת הקוואטים מאוחר יותר הסבירה שהאור הוא גם גל וגם חלקיק. האור מתנהג כמו גל תחת תנאים מסויימים ואילו בתנאים אחרים הוא מתנהג כמו חלקיק. תורת הקוואנטים משלבת את שתי ההתנהגויות בתורה אחת. למרות שהמאמר הראשון של איינשטיין הוביל להתעניינות רבה אנשים רבים לא האמינו לרעיון הפוטונים שלו, כולל פלאנק עצמו בהתחלה. במהלך 15 השנים הבאות, איינשטיין היה כמעט היחיד שהאמין ברעיון קוואנטות האור. אבל תורת הקוואנטים, שפותחה על ידי פיזיקאים אחרים בשנות ה-1920, התבססה על עבודתו של איינשטיין, והיא נהפכה לתורה הפיזיקאלית המצליחה ביותר.

Einpt

במאמרו הרביעי מ-1905, שידוע כמאמר היחסות, למרות שהמילה יחסות כלל לא מופיעה בכותרת המאמר, איינשטיין עסק בסתירה שבין המכניקה לאלקטרומגנטיות: הקיום של התנועה המוחלטת. לפי המכניקה הניוטונית, התועה כולה היא יחסית ולכן תנועה מוחלטת לא יכולה להתקים. אבל לפי האלקטרומגנטיות של מקסוול היא יכולה להתקיים ביחס למערכת האתר. איינשטיין בחר בנקודת המבט המכנית ובמאמרו הוא ניסח את האלקטרומגנטיות בצורה כזו כך שהיא תישאר ללא שינוי בין אם הצופה הוא נייח ובין אם הוא נע במהירות קבועה. במלים אחרות, הוא תיקן את האלקטרומגנטיות בצורה כזו שהתיאור שלה יהיה תלוי רק בתנועה יחסית, ללא הצורך באתר. האור לא זקוק לחומר כדי לנוע דרכו. הוא יכול לנוע בחלל הריק בין הכוכבים. עם הפרסום של מאמר זה, האתר נעלם מהפיזיקה. לפי איינשטיין, התנועה המוחלטת לא קיימת. כאשר נמצאים על רכבת אין לנו כל דרך לומר, מבלי להביט החוצה דרך החלון כמובן, האם אנחנו בתנועה או במנוחה. כל חוק הפיזיקה, אלה של המכניקה ואלה של האלקטרומגנטיות, הם זהים בכל מקום ביקום ולא משנה כיצד נעים – וכל זאת בתנאי שלא מאיצים ונעים בתנועה אחידה ובמהירות קבועה. כלומר כל עוד מצויים במערכת אינרציאלית.

איינשטיין הרחיב את הרעיון של תנועה יחסית לאור עצמו. כל אחד ובכל מקום ביקום, בין אם במנוחה או בין אם בתנועה במהירות קבועה, תמיד ימדוד את אותה מהירות האור. כל הפיזיקה שהייתה ידועה בזמנו שרה לעקרונות הפשוטים שאותם איינשטיין הניח במאמר היחסות שלו. וכל הגילויים הפיזיקאליים מאז גם כן שרו לעקרונות האלה.  המאמר של איינשטיין לא רק שתיקן את הבעיות באלקטרומגנטיות, אלא הוא למעשה יצר דרך חדשה להביט על העולם כאשר הוא הזמן והחלל מקבלים משמעות חדשה.

המאמר האחרון אותו פרסם איינשטיין בשנת 1905 היה גם האחרון מבין המאמרים המהפכניים שלו והוא הכיל את המשוואה המפורסמת: E=mc2. מאמר זה היה יותר המשך למאמר היחסות הראשון מאשר הקדמה למשוואה חדשה. במאמר זה בן שלושה עמודים, איינשטיין השתמש במשוואות אלקטרומגנטיות ממאמר היחסות הראשון שלו כדי להסביר שלאנרגיה יש מסה. שנתיים אחר כך, הוא הבין שגם ההפך צריך להיות נכון, שלמסה מכל סוג שהוא צריכה להיות אנרגיה. לפי איינשטיין, המסה והאנרגיה הן שקולות. לפי איינשטיין המסה והאנרגיה הן שקולות. המסה של גוף היא צורה של אנרגיה והאנרגיה היא צורה של מסה.

איינשטיין ידע שעבודתו ביחסות הייתה מהפכנית. הוא כתב זאת במכתב לחברו קונראד הבישט במאי 1905, שהפך לאחד מהמכתבים המפורסמים בכל הזמנים. באותו הזמן איינשטיין עבד על ארבעה מאמרים על קיום האטומים והמולקולות (שאותם שלח לאנאלן דר פיזיק) ועל תורת היחסות הפרטית. מאמר ה- E=mc2 עדיין לא תוכנן. הוא חשב עליו רק אחרי שהוא שלח את מאמר היחסות לפרסום. אחותו של איינשטיין מאיה כתבה בספרה על שנותיו המוקדמות של אחיה, שאחרי פרסום מאמריו ב-1905, איינשטיין השתוקק לראות את התגובות של הקהיליה הפיזיקאלית לעבודתו. הוא לא היה צריך לחכות הרבה זמן. במאי 1906 איינשטיין אמר שמאמריו קבלו הרבה תשומת לב ויצרו מחקר חדש ושהוא אפילו קיבל מכתב אודות מאמרי היחסות ממקס פלאנק המפורסם.

שלושת המאמרים האלה מ-1905: המאמר על קוואנטות האור ושני מאמרי היחסות שינו את פני הפיזיקה של המאה ה-20 לבלי הכר וגרמו למהפכה בפיזיקה. שני המאמרים האחרים אותם איינשטיין פרסם ב-1905 היו חיוורים לעומתם. הם לא שינו את הפיזיקה ולא התחילו פיזיקה חדשה אבל הם עדיין היו תרומות חשובות למדע והיו להם ישומים מעשיים.

המאמר הראשון היה תזת הדוקטורט של איינשטיין. איינשטיין סיים את לימודיו בפוליטכניק או כפי שמוסד זה גם נקרא בגרמנית: “אידגנוסיש’ה טכניש’ה הוש-שול’ה” או בקיצור ETH בציריך. אוניברסיטה טכנולוגית זו באותו הזמן הייתה אחת מבתי הספר הטכנולוגיים הטובים ביותר באירופה והיא הייתה מצוידת היטב במחלקה לפיזיקה שהייתה אומנם קטנה. באותו הזמן הפוליטכניק לא העניק תואר דוקטור אבל בוגרים יכלו למסור את עבודות הדוקטורט לאוניברסיטת ציריך לאישור. עבודת הדוקטורט הראשונה של איינשטיין שהוגשה לאוניברסיטה לא התקבלה. אולם, הוא שלח מאוחר יותר את התיזה לכתב העת “אנאלן דר פיזיק” ושם היא פורסמה כמאמר מחקר.

איינשטיין חשב על הדרך שבה חומר כמו סוכר למשל מתמוסס במים. הוא פישט את הבעיה תוך שהוא בוחן את מולקולות הסוכר כגופים קשים וקטנים ששוחים בנוזל. הפשטה זו אפשרה לו לבצע חישובים שהיו בלתי אפשריים עד אז והם הסבירו כיצד מולקולות הסוכר יעשו דיפוזיה במים ובכך הם יגרמו למים להיות יותר צמיגים. איינשטיין הביט על הערכים המעשיים של הצמיגות של תמיסות שונות של סוכר במים, הציב ערכים אלה בתיאוריה שלו והוא קבל מהמשוואות שלו את הגודל של מולקולות הסוכר. הוא גם מצא את הערך עבור המספר של המולקולות במסה כלשהי של כל חומר – מה שקרוי מספר אבוגדרו. בעזרת מספר זה הוא יכל לחשב את המסה של כל אטום. איינשטיין החליט שעבודה זו שווה דוקטורט והוא לכן שלח אותה מיד לאוניברסיטת ציריך לבחינה. כאשר התיזה התקבלה הוא נעשה ד”ר איינשטיין.

שלוש שבועות אחרי שתיזת הדוקטורט שלו אושרה, איינשטיין שלח מאמר חשוב נוסף לפרסום. במאמר זה על תנועה מולקולרית הוא הסביר את התנועה הלא יציבה ותנועת הזיגזג של החלקיקים הבודדים של העשן – מה שקרוי תנועה בראונית. כאשר הוא תמיד מחפש אחר היסודות או העקרונות הפשוטים (היורסטיים) שעומדים בבסיס התופעות, ולא אחר ההסברים הארוכים (הקונסטרוקטיביים) איינשטיין היה מסוגל להראות שהתנועה הכיאוטית הזו נותנת עדות ישירה לקיום של המולקולות והאטומים. איינשטיין הסיק שחלקיקי העשן נודדים בדרך כזו שהיא זהה לדרך שבה מולקולות הסוכר מתמוססות במים – המחקר שלו בעבודת הדוקטורט. תוך שהוא משווה את החישובים בשני התהליכים, תנועת הזיגזג של גרגרי העשן והדיפוזיה של הסוכר במים, הוא קבל משוואה שהוא אז יישם לתורה המולקולרית שכבר פותחה זה מכבר. וכל זאת כד לקבל את הגדלים של האטומים והמולקולות. ניסויים שבאו אחר כך אמתו את הנוסחא הזו של איינשטיין. איינשטיין כתב מאוחר יותר שמטרתו העיקרית הייתה “למצוא עובדות שיבטיחו עד כמה שאפשר את הקיום של אטומים בעלי גודל סופי מוגדר”

איינשטיין התחיל לזכות בהערכה אחרי 1905 והחיים המבודדים והשקטים של איינשטיין שעבד לבד במשרד הפטנטים ההסתימו. מקס פלאנק, הפיזיקאי הגרמני המפורסם שהציג את רעיון קוואנטות האנרגיה רק חמש שנים קודם לכן, החל מאוד להתעניין בתורת היחסות של איינשטיין. ב-1906 הוא הפך למדען הבא שכתב מאמר על היחסות. מהר מאוד והרבה בזכות פלאנק מדענים אחרים שמו לב ליחסות של איינשטיין. פיזיקאים מפורסמים וכאלה שזה עתה סיימו דוקטורט באו לברן ורצו להיפגש עם איינשטיין ולעבוד איתו במשך כמה חודשים. אחותו של איינשטיין מאיה כתבה בספרה שמהר מאוד אחרי המאמרים של 1905 אחיה החל לקבל מכתבים שהנמען אליהם היה: “פרופסור איינשטיין באוניברסיטת ברן” (והכוונה כמובן למשרד הפטנטים בברן…). איינשטיין היה גאה למדי בהכרה ההולכת וגוברת בו. במאי 1906 הוא כתב לחברו מוריס סולובין כאשר הוא מספר לו כיצד עבודתו הולכת ונעשית מוערכת ושאפילו פרופסור פלאנק כתב לו אודות התיאוריות שלו. כאשר הוא מעודד מהפרסום ההולך וגודל שלו איינשטיין החליט לנסות שוב לחפש משרה כקריירה אקדמית. העניינים בודאי יעבדו עכשיו אחרת מאשר הם היו כאשר הוא סיים את לימודיו בפוליטכניק, כך הוא חשב, ביחוד עם כל המאמרים החשובים שעוררו התרגשות בקהילה המדעית. הוא גם בדיוק סיים את הדוקטורט כאשר תזת הדוקטורט שלו התקבלה באוניברסיטת ציריך, כך שעכשיו הוא יכול להקרא ד”ר איינשטיין. הוא גילה שאם הוא משתמש בתואר זה מועיל. הוא העיר במכתב כלשהו שהתואר אכן עזר ביחסים עם אנשים. הצעד הראשון לקראת הכניסה לעולם האקדמי בגרמניה ואוסטריה באותו הזמן היה לההפך למה שנקרא אז “פריבאטדוזנט”, מעין מנחה או מדריך באוניברסיטה שלא מקבל כל משכורת אבל הוא מקבל שכר מהסטודנטים.  כדי להיות מועסק כפריבאטדוזנט, היה על המועמד להציג מאמר מקורי ולתת הרצאת הדגמה. איינשטיין שלח בקשה לאוניברסיטת ברן, כאשר עודד אותו המנחה שלו לדוקטורט אלפרד קליינר. אם הוא נבחר איינשטיין עדין יכל לשמור על משרתו במשך היום במשרד הפטנטים. איינשטיין חיכה בקוצר רוח לתשובה – עד שהוא כתב כבר מכתבים לדיקן ולראש הפקולטה, כאשר הוא מבטיח שאם יקחו אותו למשרה הוא יפתח קורס מבטיח עבור הסטודנטים. עברו שבועות ללא תשובה. לבסוף, המכתב הגיע בדואר והוא היה דחיה. הבקשה של איינשטיין נדחתה על ידי אוניברסיטת ברן כי הוא לא כלל את המאמר המדעי המקורי הדרוש. טעות זו הייתה מוזרה בגלל שלאיינשטיין היו יותר מאמרים מאשר לכל אחד אחר מבין אלה שהגישו מועמדות למשרה זאת. ברור שאיינשטיין היה מנוסה בלהכין מאמרים מורכבים לפרסום בכתבי עת מדעיים. איינשטיין לבטח היה מאוד מאוכזב מהדחיה באותו הזמן. שנים מאוחר יותר הוא התייחס אליה כדוגמא משעשעת כמעבר דרך הסרט האדום האקדמי. כאשר פרופסור קליינר שמע אודות הדחיה הוא שכנע את איינשטיין לפנות שוב. איינשטיין שלח מועמדות יותר מלאה והבכירים באוניברסיטה שעתה חששו שמא הם דוחים כוכב עולה בחנו שוב את מועמדותו והם קבלו אותו. איינשטיין מיד קבל את המשרה והוא עתה בן 29. הקורס הראשון שאיינשטיין לימד באוניברסיטת ברן היה “תורת הקרינה” שהוצע במהלך עונת הלימודים של החורף 1908-1909. רק ארבעה סטודנטים נרשמו וכולם היו חברים של איינשטיין. הקורס הועבר בלילה אחרי שאיינשטיין עזב את העבודה שלו במשרד הפטנטים. במהלך הסמסטר השני היו לו רק שני סטודנטים. איינשטיין לא היה מרוצה מעבודת הלילה שלו. זה לא היה מעניין ללמד כל כך מעט סטודנטים והוא עדיין היה צריך להכין את ההרצאות כאילו הוא לימד כיתה שלמה. ויותר מזה היה לו עכשיו מעט זמן לבצע מחקר וזה מה שהוא באמת אהב לעשות. אבל הוא היה נחוש להעשות פרופסור כך שהוא המשיך בעבודה הזו.

ב-1909 זמן קצר אחרי שאיינשטיין התחיל לעוד כפרבאטדוזאנט באוניברסיטת ברן, פרופסור קליינר החליט להעסיק פיזיקאי תיאורטי באונברסיטת ציריך. היו לו שני מועמדים טובים למשרה: האסיסטנט הקודם שלו, פרידריך אדלר והסטודנט שלו לדוקטורט לשעבר, איינשטיין. במהלך דיונים בועדה עבור המשרה התברר לגמרי שאיינשטיין הוא המועמד המוביל. בניסיון לרכך את החדשות הרעות קליינר אמר לאדלר שהוא לא ברשימת המועמדים הסופית. אדלר כתב לאביו באותו היום שהוא לא הולך לקבל את המשרה ומי שכנראה יקבל את המשרה הוא חברו לכיתה איינשטיין. אדלר אמר שמלבד אכזבתו האישית, הוא יהיה מאוד מרוצה אם איינשטיין יקבל את המשרה כי אנשים בשוויץ ואפילו בגרמניה חשבו שזה סקנדל ממש שאיש כזה ישב במשרד הפטנטים. ההצבעה הסופית של הועדה הייתה עשרה בעד איינשטיין ואחד נמנע. הועדה העבירה את המלצתה למנהל האוניברסיטה לאישור סופי. המנהל התנגד למינוי של איינשטיין בגלל סיבות פוליטיות. בעיקר, חברי ההנהלה היו סוציאל דמוקראטיים והם העדיפו את אדלר, חבר אותה מפלגה. אדלר הרגיש לא נעים עם המצב הזה. הוא לא רצה לקבל את המינוי בגלל סיבות פוליטיות והוא ידע שהפקולטה לא בחרה בו. הוא החליט להוציא את השם שלו מהבחינה. במכתב שלו להנהלה אדלר אמר שאם לאוניברסיטה הייתה ההזדמנות להעסיק אדם כמו איינשטיין, יהיה זה אבסורד להעסיק את אדלר תחתיו. אדלר הוסיף שיכולותיו לא מגיעות בשום אופן לדרגת יכולותיו של איינשטיין. זמן קצר אחר כך, איינשטיין קבל הצעה למשרה כפרופסור באוניברסיטת ציריך. הוא דחה את ההצעה כי הוא לא אהב את המשכורת שהייתה בערך מחצית ממה שהוא הרוויח במשרד הפטנטים. קליינר חזר חזרה להנהלה של האוניברסיטה והם הסכימו להעלות את המשכורת של איינשטיין ולהתאימה לזו הוא מקבל במשרד הפטנטים. איינשטיין קיבל אז את המשרה. איינשטיין התפטר ממשרד הפטנטים של ברן ב-15 לאוקטובר, 1909. המשרה שלו באוניברסיטת ציריך הייתה של פרופסור חבר בפיזיקה תיאורטית עם משכורת של 4500 פראנקים, פלוס שכר על הרצאות ובחינות. הוא התחיל במשרה באוניברסיטה באותו היום בו הוא עזב את משרד הפטנטים. חובותיו כללו ללמד שש עד שמונה קורסים וסמינרים בשבוע, כמו גם הנחית סטודנטים. הסטודנט הבוגר הראשון שלו היה הנס טאנר, אבל טאנר לו קיבל את הדוקטורט אצל איינשטיין כי עד שהוא גמר את חובותיו איינשטיין כבר עבר לאוניברסיטה אחרת. איינשטיין לא היה מרצה טוב בשנותיו המוקדמות כפרופסור. הוא בא לכיתה כאשר הוא לובש מכנסים יותר מידי קצרים והוא החזיק איתו חתיכת נייר שמכילה את רשימת הרצאותיו. עם הזמן ההרצאות שלו השתפרו ולבסוף הסטודנטים שלו החלו לאהוב אותו. הם אהבו את הסגנון הלא רשמי שלו ואת גישתו הפתוחה והקלילה. הוא אפשר לסטודנטים שלו להפריע להרצאות שלו בכל זמן עם כל שאלה והוא אפילו הלך עם הסטודנטים שלו לבתי הקפה המקומיים שם הוא ישב איתם והסביר להם את הפיזיקה. כאשר הציעו לאיינשטיין משרה באוניברסיטת פראג ב-1910 הסטודנטים מאוניברסיטת ציריך שלחו עצומה להנהלת האוניברסיטה שבה הם ביקשו לעשות כל שביכולתם למנוע מאיינשטיין לעזוב. מיד האוניברסיטה העלתה את המשכורת של איינשטיין ל-5500 פראקים וביקשה מהמחלקה להפחית את עומס הקורסים שהוא נותן. איינשטיין כתוצאה סירב להצעה מאוניברסיטת פראג. איינשטיין לימד באוניברסיטת ציריך מאוקטובר 1909 ועד מרץ 1911. בשנים אלה הוא פרסם 11 מאמרים בפיזיקה תיאורטית, תוצר מרשים עבור פרופסור חדש. מרבית המאמרים האלה עסקו בבעיות של קרינה והיו קשורים ברעיון של קוואנטות האור שהוא הציע במאמרו הראשון בשנת הפלאות 1905. איינשטיין עתה עומד לחקור בתורת הכבידה (תורת היחסות הכללית).

עד כאן קורות חייו המוקדמים של איינשטיין עוד בטרם הוא זכה לפרסום כלל עולמי בעקבות גילוייו בתורת היחסות הכללית.