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Albert Einstein
„Das Gedächtnis, die Kapazität, Neues zu versuchen und die Möglichkeit, mündlich zu kommunizieren ... Nach Albert Einstein benannt wurden das chemische Element …
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Bedeutung und frühe Jahre
Albert Einstein (* 14. März 1879 in Ulm; † 18. April 1955 in Princeton, New Jersey) war ein theoretischer Physiker. Seine Forschungen zu Materie, Raum, Zeit und Gravitation veränderten das zuvor geltende newtonsche Weltbild grundlegend. Sein Hauptwerk ist die Relativitätstheorie; außerdem leistete er wichtige Beiträge zur Quantenphysik. 1999 wählten führende Physiker ihn in einer Umfrage von Physics World zum bedeutendsten Physiker aller Zeiten.
Einstein wuchs in einer assimilierten deutsch-jüdischen Mittelstandsfamilie auf. Die Familie zog 1880 nach München. Er war in der Schule besonders in Naturwissenschaften hervorragend, verließ das Luitpold-Gymnasium aber Ende 1894 ohne Abschluss, nachdem seine Familie nach Mailand gezogen war. Von 1896 bis 1901 war er staatenlos, weil er keinen Militärdienst leisten wollte. In Aarau holte er die Matura nach: 1896 erhielt er fünfmal die Bestnote 6, nur in Französisch eine 3. Das verbreitete Bild vom allgemein schlechten Schüler ist laut Artikel falsch.
Ab 1896 studierte er am Eidgenössischen Polytechnikum Zürich, der heutigen ETH Zürich, und schloss 1900 als Fachlehrer für Mathematik und Physik ab. Nach Tätigkeiten als Aushilfslehrer und Hauslehrer wurde er am 23. Juni 1902 technischer Experte 3. Klasse beim Schweizer Patentamt in Bern. Schweizer Staatsbürger mit Heimatort Zürich war er seit dem 21. Februar 1901.
Das Jahr 1905 und die Relativität
1905, im Alter von 26 Jahren, veröffentlichte Einstein grundlegende Arbeiten: zur Lichtquantenhypothese und zum photoelektrischen Effekt, zur Brownschen Molekularbewegung, zu Moleküldimensionen und zur Speziellen Relativitätstheorie. Seine Abhandlung Zur Elektrodynamik bewegter Körper erschien am 30. Juni 1905. Der Nachtrag Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? enthält erstmals implizit die Formel E = mc². Sie beschreibt die Äquivalenz von Masse und Energie: Energie ist gleich Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat.
Die Spezielle Relativitätstheorie veröffentlichte Einstein 1905, die Allgemeine Relativitätstheorie erstmals 1915. Letztere erklärt Gravitation durch eine gekrümmte Raumzeit. Ausgangspunkt war das Äquivalenzprinzip: Träge und schwere Masse sind gleichwertig; eine Person im freien Fall spürt ihr eigenes Gewicht nicht. Für die mathematische Beschreibung half Marcel Grossmann Einstein mit der Riemannschen Geometrie und der Tensoranalysis. Am 25. November 1915 veröffentlichte Einstein die Feldgleichungen der Gravitation. 1916 führte er die einsteinsche Summenkonvention ein, mit der Tensorprodukte kürzer geschrieben werden.
Ein wichtiger Test war die Lichtablenkung durch das Schwerefeld der Sonne. Einstein hatte zunächst 0,83 Bogensekunden berechnet, nach den Feldgleichungen von 1915 1,7 Bogensekunden. Beobachtungen Arthur Stanley Eddingtons bei der Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919 lagen näher am Wert der Allgemeinen Relativitätstheorie als an der newtonschen Korpuskeltheorie. Die Messgenauigkeit wurde allerdings weiter bezweifelt. Gravitationswellen, geringe Störungen der Raumzeit, sagte Einstein 1918 voraus; LIGO wies sie im September 2015 bei der Kollision zweier Schwarzer Löcher nach.
Quantenphysik und weitere Forschung
Für den Nobelpreis für Physik des Jahres 1921 wurde Einstein am 9. November 1922 ausgezeichnet, besonders für die Entdeckung des Gesetzes des photoelektrischen Effekts. Der Preis bezog sich ausdrücklich nicht auf seine Relativitätstheorien. Beim photoelektrischen Effekt half seine Erklärung des Lichts mit Lichtquanten, die Grundlage der Quantenphysik zu stärken.
Gleichzeitig blieb Einstein gegenüber der üblichen Deutung der Quantenmechanik skeptisch. Er glaubte, ihre zufälligen Elemente könnten sich später als nicht wirklich zufällig erweisen, und formulierte im Streit mit Max Born: „Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der Alte nicht würfelt.“ Mit Niels Bohr diskutierte er unter anderem über Bohrs Komplementarität und Gedankenexperimente wie das Einstein-Podolsky-Rosen-Experiment und die Photonenwaage. Laut Artikel sprechen experimentelle Belege heute gegen Einsteins Standpunkt.
1916 postulierte Einstein die stimulierte Emission von Licht, die physikalische Grundlage des 1960 erfundenen Lasers. Zusammen mit Satyendranath Bose sagte er 1924 die Bose-Einstein-Kondensation voraus: einen bei extrem tiefen Temperaturen möglichen, makroskopischen quantenmechanischen Materiezustand. Dieser Phasenübergang wurde 1995 erstmals im Labor beobachtet. Seine spätere Suche nach einer einheitlichen Feldtheorie, welche Gravitation und Elektromagnetismus vereinigen sollte, blieb erfolglos und ist weiterhin ungelöst.
Beruf, Familie und Exil
Einstein wurde 1909 Dozent und bald außerordentlicher Professor in Zürich, 1911 ordentlicher Professor in Prag und 1912 Professor an der ETH Zürich. 1914 ging er nach Berlin, wurde Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften und erhielt Zeit für die Vollendung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Ab 1. Oktober 1917 leitete er das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik.
1903 heiratete er Mileva Marić. Sie hatten die Tochter Lieserl, deren weiteres Schicksal unbekannt ist, sowie die Söhne Hans Albert (1904–1973) und Eduard (1910–1965). Die Ehe wurde 1919 geschieden; noch im selben Jahr heiratete Einstein seine Cousine Elsa Löwenthal. Die Behauptung, Marić habe bedeutenden Anteil an Einsteins Arbeiten von 1905 gehabt, ist laut Artikel nicht belegt. Elsa starb 1936.
Nach der Machtübernahme der Nationalsozialisten verließ Einstein 1933 Deutschland, trat am 28. März aus der Preußischen Akademie aus und verlor am 24. März 1934 durch Strafausbürgerung die preußische Staatsangehörigkeit. Seit 1933 arbeitete er am Institute for Advanced Study in Princeton. 1940 erhielt er die US-Staatsbürgerschaft, behielt aber die schweizerische. In Princeton suchte er bis zu seinem Tod nach einer Weltformel.
Politische und gesellschaftliche Haltung
Einstein setzte seine Bekanntheit für Völkerverständigung, Frieden und Sozialismus ein. Er lehnte Militarismus und Autoritätshörigkeit ab, engagierte sich im Ersten Weltkrieg für einen gerechten Frieden und eine internationale Organisation gegen Kriege und unterstützte später Menschenrechte, politische Gefangene und ein antifaschistisches Linksbündnis. Pazifismus bedeutete für ihn nach dem Aufkommen des Faschismus nicht mehr uneingeschränkte Wehrdienstverweigerung: Gegen organisierte Macht sah er nur organisierte Macht als mögliches Mittel.
Im August 1939 unterzeichnete er einen von Leó Szilárd verfassten Brief an Präsident Franklin D. Roosevelt. Dieser warnte vor der Möglichkeit einer deutschen Atombombe und regte an, die Uranforschung zu beobachten und zu fördern; er empfahl nicht ausdrücklich den Bau einer US-Kernwaffe. Einstein war am Manhattan-Projekt nicht beteiligt, beriet aber ab Mai 1943 die US Navy zu Sprengstoffen und Torpedos. Nach dem Krieg forderte er internationale Rüstungskontrolle, Zusammenarbeit und eine Weltregierung. Am 11. April 1955 unterzeichnete er das Russell-Einstein-Manifest zur Abrüstung.
Er unterstützte zionistische Ziele und die Hebräische Universität Jerusalem, ohne einer zionistischen Organisation beizutreten. 1952 lehnte er das Angebot ab, Staatspräsident Israels zu werden. In seinem Essay Why Socialism? von 1949 kritisierte er am Kapitalismus die auf Profit statt Bedarf ausgerichtete Produktion und forderte eine sozialistische Planwirtschaft mit Schutz der individuellen Rechte. Religiös glaubte er nicht an einen persönlichen Gott; er bezeichnete sich als Agnostiker, stand dem Pantheismus nahe und bekannte sich zum Spinozismus.
Tod und technische Arbeiten
Einstein starb am 18. April 1955 im Alter von 76 Jahren in Princeton an inneren Blutungen nach der Ruptur eines Aortenaneurysmas. Eine damals experimentelle Operation lehnte er ab. Seinem Wunsch entsprechend wurde sein Körper verbrannt und die Asche an einem unbekannten Ort verstreut. Der Pathologe Thomas Harvey entnahm nach der Obduktion unerlaubt Gehirn und Augen; der größte Teil des Gehirns befindet sich konserviert im National Museum of Health and Medicine in Chicago.
Neben der theoretischen Physik arbeitete Einstein technisch und experimentell. Mit Wander Johannes de Haas untersuchte er 1915 den Einstein-de-Haas-Effekt. Die damalige Deutung des Ferromagnetismus als Elektronenumlauf erwies sich später als falsch; präzisere Messungen ergaben einen Landé-Faktor von ungefähr 2 und verwiesen auf den Spin der Elektronen. Für Kreiselkompasse entwickelte Einstein elektrodynamische Lagerung und Antrieb; diese patentierte Technik wird weiterhin verwendet.
Mit Leó Szilárd erhielt er am 11. November 1930 das US-Patent Nummer 1.781.541 für eine elektrodynamische Kühlmittelpumpe. Die Kühlschränke wurden wegen des 1929 eingeführten Kältemittels Freon nicht gebaut, das Pumpprinzip wird aber bei flüssigem Natrium in schnellen Brutreaktoren verwendet. Sein um 1916 entwickelter „Katzenbuckelflügel“ für Flugzeuge erwies sich wegen schlechter Flugeigenschaften als unbrauchbar.
