Pada akhir milenium, Dunia Fisika majalah melakukan jajak pendapat di mana mereka bertanya pada 100 fisikawan terkemuka dunia yang mereka anggap sebagai 10 ilmuwan terhebat sepanjang masa. Selain sebagai ilmuwan paling terkenal yang pernah hidup, Albert Einstein juga merupakan nama rumah tangga, identik dengan kejeniusan dan kreativitas tanpa akhir.
Sebagai penemu Relativitas Khusus dan Umum, Einstein merevolusi pemahaman kita tentang waktu, ruang, dan alam semesta. Penemuan ini, bersama dengan perkembangan mekanika kuantum, secara efektif mengakhiri era Fisika Newton dan memunculkan era modern. Sedangkan dua abad sebelumnya telah ditandai oleh gravitasi universal dan kerangka acuan yang tetap, Einstein membantu mengantar pada zaman ketidakpastian, lubang hitam dan "aksi menakutkan di kejauhan".
Masa muda:
Albert Einstein lahir pada 14 Maret 1879, di kota Ulm, yang saat itu merupakan bagian dari Kerajaan Wurttenmberg (sekarang negara bagian Jerman Jerman, Baden-Württemberg). Orang tuanya adalah Hermann Einstein (seorang salesman dan insinyur) dan Pauline Koch, yang bukan Yahudi Ashkenazi yang tidak taat - komunitas luas Yahudi yang berbahasa Yiddish yang tinggal di Jerman dan Eropa Tengah.
Pada tahun 1880, ketika dia baru berusia enam minggu, keluarga Einstein pindah ke Munich, tempat ayahnya dan pamannya didirikan Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie (perusahaan yang memproduksi peralatan listrik berdasarkan arus searah). Pada tahun 1894, perusahaan ayahnya gagal dan keluarganya pindah ke Italia sementara Einstein tetap di Munich untuk menyelesaikan studinya.
Pendidikan:
Pada tahun 1884, Albert Einstein bersekolah di sekolah dasar Katolik, di mana ia tinggal sampai tahun 1887. Pada waktu itu, ia pindah ke Luitpold Gymnasium, di mana ia menerima pendidikan sekolah dasar dan menengah lanjutannya. Ayahnya berharap bahwa Einstein akan mengikuti jejaknya dan masuk ke teknik listrik, tetapi Einstein mengalami kesulitan dengan metode pengajaran sekolah, lebih suka mengarahkan diri sendiri daripada belajar menghafal.
Selama kunjungan kepadanya keluarga di Italia 1894 Einstein menulis esai pendek berjudul "Pada Investigasi Negara Eter dalam Medan Magnet" - yang akan menjadi publikasi ilmiah pertamanya. Pada tahun 1895, Einstein mengambil ujian masuk ke Politeknik Federal Swiss di Zürich - saat ini dikenal sebagai Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich).
Meskipun ia gagal memenuhi semua persyaratan, ia memperoleh nilai luar biasa dalam fisika dan matematika. Atas saran kepala sekolah Zürich Polytechnic, ia menghadiri sekolah kewarganegaraan Argovian di Aarau, Swiss, untuk menyelesaikan sekolah menengahnya. Ini dia lakukan antara 1895-96, sambil tinggal bersama keluarga seorang profesor.
Pada bulan September 1896, ia lulus ujian keluar Swiss dengan nilai sebagian besar baik, termasuk nilai terbaik dalam mata pelajaran fisika dan matematika. Meskipun baru berusia 17 tahun, ia terdaftar dalam program diploma pengajaran matematika dan fisika empat tahun di Politeknik Zürich. Di sanalah ia bertemu dengan istri pertamanya dan yang akan datang, Mileva Maric, seorang warga negara Serbia dan satu-satunya wanita di antara enam siswa di bagian matematika dan fisika.
Keduanya akan menikah pada tahun 1904 dan memiliki dua putra, tetapi akan bercerai pada tahun 1919 setelah hidup terpisah selama lima tahun. Setelah itu, Einstein menikah lagi, kali ini dengan sepupunya Elsa Löwenthal - dengan siapa dia tetap menikah sampai kematiannya pada tahun 1939. Juga selama waktu inilah Einstein melanjutkan untuk membuat prestasi ilmiah terbesarnya.
Prestasi Ilmiah:
Pada tahun 1900, Einstein dianugerahi diploma pengajaran Politeknik Zürich. Setelah lulus, ia menghabiskan hampir dua tahun mencari pos mengajar dan memperoleh kewarganegaraan Swiss. Akhirnya, dan dengan bantuan teman dan koleganya ayah Marcel Grossmann, Einsten mendapatkan pekerjaan di Kantor Federal untuk Kekayaan Intelektual di Bern. Pada 1903, posisinya menjadi permanen.
Banyak pekerjaan Einstein di kantor paten terkait dengan pertanyaan tentang transmisi sinyal listrik dan sinkronisasi waktu listrik-mekanik. Masalah teknis ini akan muncul berulang kali dalam eksperimen pemikiran Einstein, akhirnya membawanya ke kesimpulan radikal tentang sifat cahaya dan hubungan mendasar antara ruang dan waktu.
Pada 1900, ia menerbitkan makalah berjudul "Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen"(" Kesimpulan dari Fenomena Kapilaritas "). Menggambar pada teori gravitasi universal Newton, ia mengusulkan dalam makalah ini bahwa teori bahwa interaksi antara semua molekul adalah fungsi universal jarak, dalam analogi dengan gaya gravitasi kebalikan kuadrat. Ini nantinya akan terbukti salah, tetapi publikasi makalah di bergengsiAnnalen der Physik (Jurnal Fisika) mendapat perhatian dari dunia akademik.
Pada 30 April 1905, Einstein menyelesaikan tesisnya di bawah pengawasan Profesor Alfred Kleiner, profesor Fisika Eksperimental universitas. Disertasinya - yang berjudul, "Penentuan Baru Dimensi Molekul" - membuatnya mendapatkan gelar PhD di Universitas Zürich.
Pada tahun yang sama, dalam ledakan energi intelektual kreatif - apa yang dikenal sebagai miliknya “Annus mirabilis” (tahun mukjizat) - Einstein juga menerbitkan empat makalah tentang efek fotolistrik, gerak Brown, relativitas khusus, dan kesetaraan massa dan energi, yang akan membawanya ke perhatian komunitas ilmiah internasional.
Pada 1908, ia diangkat sebagai dosen di Universitas Bern. Tahun berikutnya, setelah memberikan ceramah tentang elektrodinamika dan prinsip relativitas di Universitas Zurich, Alfred Kleiner merekomendasikannya ke fakultas untuk jabatan profesor baru dalam fisika teoretis. Einstein diangkat sebagai associate professor pada tahun 1909.
Pada April 1911, Einstein menjadi profesor penuh di Universitas Charles-Ferdinand di Praque, yang merupakan bagian dari Kekaisaran Austro-Hongaria pada saat itu. Selama waktunya di Praha, ia menulis 11 karya ilmiah, 5 di antaranya tentang matematika radiasi dan teori kuantum padatan.
Pada Juli 1912, ia kembali ke Swiss dan ETH Zürich, di mana ia mengajar tentang mekanika analitik dan termodinamika hingga 1914. Selama waktunya di ETH Zürich, ia juga mempelajari mekanika kontinum, dan teori panas molekul dan masalah gravitasi. Pada 1914, ia kembali ke Jerman dan diangkat sebagai direktur Institut Fisika Kaiser Wilhelm (1914–1932) dan seorang profesor di Universitas Humboldt Berlin.
Ia segera menjadi anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Prusia, dan dari 1916 hingga 1918 ia menjabat sebagai presiden Masyarakat Fisik Jerman. Pada 1920, ia menjadi Anggota Asing Akademi Seni dan Ilmu Pengetahuan Kerajaan Belanda, dan terpilih sebagai Anggota Asing Masyarakat Kerajaan (ForMemRS) pada tahun 1921.
Status pengungsi:
Pada tahun 1933, Einstein mengunjungi Amerika Serikat untuk ketiga kalinya. Tetapi tidak seperti kunjungan sebelumnya - di mana dia mengadakan serangkaian kuliah dan tur - pada kesempatan ini dia tahu dia tidak bisa kembali ke Jerman, karena kebangkitan Nazisme di bawah Adolf Hitler. Setelah melakukan jabatan profesor selama dua bulan ketiganya di universitas-universitas Amerika, ia dan istrinya Elsa pergi ke Antwerp, Belgia pada bulan Maret 1933.
Setelah kedatangan mereka, ketika mereka mengetahui bahwa pondok mereka telah digerebek oleh Nazi dan perahu layar pribadi mereka disita, Einstein melepaskan kewarganegaraan Jerman-nya. Sebulan kemudian, karya Einstein termasuk di antara yang ditargetkan oleh pembakaran buku Nazi, dan ia ditempatkan pada daftar "musuh rezim Jerman", dengan hadiah $ 5.000 di kepalanya.
Selama periode ini, Einstein menjadi bagian dari komunitas besar mantan patriot Jerman dan Yahudi di Belgia, banyak di antaranya adalah ilmuwan. Selama beberapa bulan pertama, ia menyewa sebuah rumah di De Haan, Belgia, tempat ia tinggal dan bekerja. Dia juga mengabdikan dirinya untuk membantu para ilmuwan Yahudi lolos dari penganiayaan dan pembunuhan di tangan Nazi.
Pada bulan Juli 1933, ia pergi ke Inggris atas undangan pribadi dari temannya dan perwira angkatan laut Komandan Oliver Locker-Lampson. Sementara di sana, ia bertemu dengan Anggota Parlemen Winston Churchill dan mantan Perdana Menteri Lloyd George, dan meminta mereka untuk membantu membawa ilmuwan Yahudi keluar dari Jerman. Menurut seorang sejarawan, Churchill mengirim fisikawan Frederick Lindemann ke Jerman untuk mencari ilmuwan Yahudi dan menempatkannya di universitas-universitas Inggris.
Einstein kemudian menghubungi para pemimpin negara lain, termasuk Perdana Menteri Turki Ismet Inönü untuk meminta bantuan pemukiman kembali warga Yahudi yang melarikan diri dari Nazi. Pada September 1933, ia menulis surat kepada Inönü, meminta penempatan para ilmuwan Jerman-Yahudi yang menganggur. Sebagai hasil dari surat Einstein, undangan Yahudi ke Turki akhirnya berjumlah lebih dari 1.000 orang.
Meskipun Locker-Lamspon mendesak parlemen Inggris untuk memperluas kewarganegaraan ke Einstein, upayanya gagal, dan Einstein menerima tawaran sebelumnya dari Institut Princeton untuk Studi Lanjutan di New Jersey untuk menjadi sarjana tetap. Pada Oktober 1933, Einstein tiba di AS dan mengambil posisi itu.
Pada saat itu, sebagian besar universitas di Amerika memiliki minimal atau tidak ada fakultas atau mahasiswa Yahudi karena kuota yang membatasi jumlah orang Yahudi yang dapat mendaftar atau mengajar. Ini akan berakhir pada tahun 1940, tetapi tetap menjadi penghalang bagi para ilmuwan Amerika-Yahudi untuk berpartisipasi penuh dalam kehidupan akademik dan menerima pendidikan universitas.
Pada tahun 1935, Einstein mengajukan kewarganegaraan permanen di AS, yang diberikan pada tahun 1940. Ia akan tetap di AS dan mempertahankan afiliasinya dengan Institute for Advanced Study hingga kematiannya pada tahun 1955. Selama periode ini, Einstein mencoba mengembangkan teori medan terpadu dan untuk membantah interpretasi fisika kuantum yang diterima, keduanya tidak berhasil.
Proyek Manhattan:
Selama Perang Dunia II, Einstein memainkan peran penting dalam penciptaan Proyek Manhattan - pengembangan bom atom. Proyek ini dimulai setelah Einstein didekati oleh sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh fisikawan Hongaria Leó Szilárd pada tahun 1939. Setelah mendengar peringatan mereka tentang program senjata nuklir Nazi, ia menulis surat kepada Presiden Roosevelt saat itu, memperingatkannya tentang bahaya ekstrem. senjata seperti itu di tangan Nazi.
Meskipun seorang pasifis yang tidak pernah mempertimbangkan gagasan untuk menggunakan fisika nuklir demi mengembangkan senjata, Einstein prihatin dengan Nazi yang memiliki senjata semacam itu. Karena itu, ia dan Szilárd, bersama dengan para pengungsi lain seperti Edward Teller dan Eugene Wigner, “menganggapnya sebagai tanggung jawab mereka untuk mengingatkan orang Amerika akan kemungkinan bahwa para ilmuwan Jerman mungkin memenangkan perlombaan untuk membuat bom atom, dan untuk memperingatkan bahwa Hitler akan lebih dari bersedia untuk menggunakan senjata seperti itu. "
Menurut sejarawan Sarah J. Diehl dan James Clay Moltz, surat itu "bisa dibilang stimulus utama bagi adopsi AS penyelidikan serius terhadap senjata nuklir pada malam masuknya AS ke Perang Dunia II". Selain surat itu, Einstein menggunakan hubungannya dengan Keluarga Kerajaan Belgia dan ibu ratu Belgia untuk mendapatkan akses dengan utusan pribadi ke Kantor Oval Gedung Putih, di mana ia bertemu dengan Roosevelt untuk membahas bahaya secara pribadi.
Sebagai hasil dari surat Einstein dan pertemuannya dengan Roosevelt, AS memulai Proyek Manhattan dan mengerahkan semua sumber daya yang diperlukan untuk meneliti, membangun, dan menguji bom atom. Pada 1945, aspek perlombaan senjata ini dimenangkan oleh Kekuatan Sekutu, karena Jerman tidak pernah berhasil menciptakan senjata atom mereka sendiri.
Sebagai seorang pasifis yang saksama, Einstein kemudian akan sangat menyesali keterlibatannya dalam pengembangan senjata nuklir. Ketika dia mengatakan kepada temannya, Linus Pauling, pada tahun 1954 (setahun sebelum kematiannya): “Saya membuat satu kesalahan besar dalam hidup saya — ketika saya menandatangani surat kepada Presiden Roosevelt yang merekomendasikan agar bom atom dibuat; tetapi ada beberapa pembenaran — bahaya bahwa Jerman akan membuat mereka. ”
Teori relativitas:
Meskipun Einstein membuat banyak pencapaian penting selama bertahun-tahun, dan dikenal luas karena kontribusinya terhadap pembangunan The Manhattan Project, teorinya yang paling terkenal adalah teori yang diwakili oleh persamaan sederhana E = mc² (dimana E adalah energi, m adalah massa, dan c adalah kecepatan cahaya). Teori ini akan membalikkan pemikiran ilmiah dan ortodoksi berabad-abad.
Tetapi tentu saja, Einstein tidak mengembangkan teori ini dalam ruang hampa, dan jalan yang menuntunnya untuk menyimpulkan bahwa waktu dan ruang relatif terhadap pengamat itu panjang dan berliku. Hipotesis relativitas akhirnya Einstein sebagian besar merupakan upaya untuk mendamaikan hukum mekanika Newton dengan hukum elektromagnetisme (sebagaimana dicirikan oleh persamaan Maxwell dan hukum gaya Lorentz).
Untuk beberapa waktu, para ilmuwan telah bergulat dengan ketidakkonsistenan antara kedua bidang ini, yang juga tercermin dalam fisika Newton. Sedangkan Isaac Newton telah berlangganan gagasan tentang ruang dan waktu absolut, ia juga menganut prinsip relativitas Galileo - yang menyatakan bahwa: "Setiap dua pengamat yang bergerak dengan kecepatan dan arah konstan berkenaan satu sama lain akan mendapatkan hasil yang sama untuk semua eksperimen mekanik."
Pada 1905, ketika Einstein menerbitkan makalah seminalinya “Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak“, Konsensus yang bekerja di antara para ilmuwan berpendapat bahwa perjalanan cahaya melalui media yang bergerak akan diseret oleh media. Ini, pada gilirannya, berarti bahwa kecepatan cahaya yang diukur adalah jumlah sederhana dari kecepatannya melalui medium plus kecepatan dari media itu.
Teori ini juga menyatakan bahwa ruang diisi dengan "luminiferous aether", sebuah medium hipotetis yang diyakini diperlukan untuk penyebaran cahaya ke seluruh alam semesta. Sesuai dengan itu, ether ini akan terseret oleh, atau diangkut ke dalam, benda bergerak. Namun, konsensus ini menghasilkan banyak masalah teoritis yang pada saat Einstein, tetap belum terselesaikan.
Untuk satu, para ilmuwan telah gagal untuk menemukan keadaan gerak absolut, yang menunjukkan bahwa prinsip relativitas gerak (yaitu hanya relatif gerak dapat diamati, dan tidak ada standar absolut untuk istirahat) valid. Kedua, ada juga masalah yang terus-menerus ditimbulkan oleh "abberasi bintang", sebuah fenomena di mana gerakan benda-benda langit di sekitar lokasi mereka bergantung pada kecepatan pengamat.
Selain itu, tes yang dilakukan pada kecepatan cahaya dalam air (percobaan Fizeau) menunjukkan bahwa cahaya yang melakukan perjalanan melalui media yang bergerak akan diseret oleh media, tetapi tidak sebanyak yang diharapkan. Ini mendukung eksperimen lain - seperti hipotesis hambatan eter parsial Fresnel dan eksperimen Sir George Stokes - yang mengusulkan bahwa eter dapat dibawa sebagian atau seluruhnya oleh materi.
Teori relativitas khusus Einstein merupakan terobosan baru karena ia berpendapat bahwa kecepatan cahaya adalah sama di semua kerangka referensi inersia, dan memperkenalkan gagasan bahwa perubahan besar terjadi ketika benda bergerak mendekati kecepatan cahaya. Ini termasuk kerangka ruang-waktu dari benda yang bergerak yang tampak melambat dan berkontraksi sesuai arah gerakan ketika diukur dalam kerangka pengamat.
Dikenal sebagai Teori Relativitas Khusus Einstein, pengamatannya mendamaikan persamaan Maxwell untuk listrik dan magnet dengan hukum mekanika, menyederhanakan perhitungan matematika dengan menghilangkan penjelasan asing yang digunakan oleh ilmuwan lain, dan membuat keberadaan eter yang sama sekali berlebihan. Ini juga sesuai dengan kecepatan cahaya yang diamati secara langsung dan merupakan penyimpangan yang diamati.
Secara alami, teori Einstein bertemu dengan reaksi beragam dari komunitas ilmiah, dan akan tetap kontroversial selama bertahun-tahun. Dengan satu persamaannya, E = mc², Einstein telah sangat menyederhanakan perhitungan yang diperlukan untuk memahami bagaimana cahaya menyebar. Dia juga menyarankan, pada dasarnya, bahwa ruang dan waktu (juga materi dan energi) hanyalah ekspresi berbeda dari hal yang sama.
Antara tahun 1907 dan 1911, ketika masih bekerja di kantor paten, Einstein mulai mempertimbangkan bagaimana relativitas khusus dapat diterapkan pada bidang gravitasi - apa yang kemudian dikenal sebagai Teori Relativitas Umum. Ini dimulai dengan sebuah artikel berjudul, “Tentang Prinsip Relativitas dan Kesimpulan yang ditarik darinya“, Diterbitkan pada tahun 1907, di mana ia membahas bagaimana aturan relativitas khusus mungkin juga berlaku untuk percepatan.
Singkatnya, ia berpendapat bahwa jatuh bebas benar-benar merupakan gerakan inersia; dan bagi pengamat, aturan relativitas khusus harus berlaku. Argumen ini juga dikenal sebagai Prinsip Kesetaraan, yang menyatakan bahwa massa gravitasi identik dengan massa inersia. Dalam artikel yang sama, Einstein juga meramalkan fenomena dilasi waktu gravitasi - di mana dua pengamat yang berada pada jarak yang berbeda dari massa yang gravitasi merasakan perbedaan dalam jumlah waktu antara dua peristiwa.
Pada tahun 1911, Einstein menerbitkan “Tentang Pengaruh Gravitasi pada Propagasi Cahaya“, Yang diperluas pada artikel 1907. Dalam artikel ini, ia meramalkan bahwa sebuah kotak berisi jam yang berakselerasi ke atas akan mengalami waktu lebih cepat daripada yang duduk di dalam medan gravitasi yang tidak berubah. Dia menyimpulkan bahwa laju jam tergantung pada posisi mereka di medan gravitasi, dan bahwa perbedaan laju sebanding dengan potensi gravitasi untuk perkiraan pertama.
Dalam artikel yang sama, ia meramalkan bahwa lendutan cahaya akan tergantung pada massa tubuh yang terlibat. Ini terbukti sangat berpengaruh, karena untuk pertama kalinya, ia menawarkan tawaran yang dapat diuji. Pada tahun 1919, astronom Jerman Erwin Finlay-Freundlich mendesak para ilmuwan di seluruh dunia untuk menguji teori ini dengan mengukur defleksi cahaya selama gerhana matahari Mei 1929.
Prediksi Einstein dikonfirmasi oleh Sir Arthur Eddington, yang pengamatannya diumumkan segera sesudahnya. Pada 7 November 1919, the Waktu menerbitkan hasil di bawah judul: "Revolusi dalam Sains - Teori Baru Semesta - Gagasan Newton Digulingkan". Relativitas Umum sejak itu berkembang menjadi alat penting dalam astrofisika modern. Ini memberikan dasar bagi pemahaman saat ini tentang lubang hitam, wilayah ruang di mana gaya tarik gravitasi begitu kuat sehingga bahkan cahaya pun tidak bisa lepas.
Teori Kuantum Modern:
Einstein juga membantu memajukan teori mekanika kuantum. Sepanjang tahun 1910-an, ilmu ini berkembang dalam cakupan untuk mencakup banyak sistem yang berbeda. Einstein berkontribusi pada perkembangan ini dengan memajukan teori kuanta ke cahaya dan menggunakannya untuk menjelaskan berbagai efek termodinamika yang bertentangan dengan mekanika klasik.
Dalam makalah 1905-nya, "Pada Sudut Pandang Heuristik Mengenai Produksi dan Transformasi Cahaya“, Ia mendalilkan bahwa cahaya itu sendiri terdiri dari partikel yang terlokalisasi (mis. Kuanta). Teori ini akan ditolak oleh orang-orang sezamannya - termasuk Neils Bohr dan Max Planck - tetapi akan dibuktikan pada tahun 1919 dengan eksperimen yang mengukur efek fotolistrik.
Dia memperluas ini lebih lanjut dalam makalah 1908, "Perkembangan Pandangan kami tentang Komposisi dan Esensi Radiasi“, Di mana ia menunjukkan bahwa kuanta energi Max Planck harus memiliki momen yang terdefinisi dengan baik dan bertindak dalam beberapa hal sebagai partikel yang independen seperti titik. Makalah ini memperkenalkan foton konsep dan mengilhami gagasan dualitas gelombang-partikel (yaitu cahaya berperilaku baik sebagai partikel dan gelombang) dalam mekanika kuantum.
Dalam makalahnya tahun 1907, “Teori Radiasi Planck dan Teori Panas Spesifik", Einstein mengusulkan model materi di mana setiap atom dalam struktur kisi adalah osilator harmonik independen - yang ada di negara-negara yang dikuantisasi dengan jarak yang sama. Dia mengusulkan teori ini karena itu adalah demonstrasi yang sangat jelas bahwa mekanika kuantum dapat memecahkan masalah panas spesifik dalam mekanika klasik.
Pada tahun 1917, Einstein menerbitkan sebuah artikel berjudul, "Tentang Teori Radiasi Kuantum”Yang mengusulkan kemungkinan emisi terstimulasi, proses fisik yang memungkinkan penguatan gelombang mikro dan laser. Makalah ini sangat berpengaruh dalam pengembangan kemudian mekanika kuantum, karena ini adalah makalah pertama yang menunjukkan bahwa statistik transisi atom memiliki hukum sederhana.
Karya ini akan terus menginspirasi artikel Erwin Schrödinger 1926, “Kuantisasi sebagai Masalah Nilai Eigen“. Dalam artikel ini, ia menerbitkan persamaan Schrödinger yang sekarang terkenal, di mana ia menggambarkan bagaimana keadaan kuantum dari sistem kuantum berubah seiring waktu. Makalah ini telah dirayakan secara universal sebagai salah satu pencapaian terpenting abad kedua puluh dan menciptakan revolusi di sebagian besar bidang mekanika kuantum, serta semua fisika dan kimia.
Cukup menarik, pada waktunya, Einstein akan menjadi tidak senang dengan teori mekanika kuantum yang ia bantu ciptakan, merasa bahwa itu menginspirasi rasa kekacauan dan keacakan dalam ilmu. Sebagai tanggapan, ia membuat kutipan terkenalnya: "Tuhan tidak bermain di dadu", dan kembali ke studi tentang fenomena kuantum.
Ini membawanya untuk mengusulkan paradoks Einstein-Podolsky-Rosen (paradoks EPR) yang dinamai untuk Einstien dan rekan-rekannya - Boris Podolisky dan Nathan Rosen. Dalam artikel 1935 mereka yang berjudul, "Dapatkah deskripsi mekanika kuantum dari realitas fisik dianggap lengkap?", Mereka mengklaim untuk menunjukkan bahwa keterikatan kuantum melanggar pandangan realis lokal tentang kausalitas - dengan Einstein menyebutnya sebagai "aksi seram di kejauhan".
Dengan melakukan itu, mereka menyatakan bahwa fungsi gelombang mekanika kuantum tidak memberikan deskripsi lengkap tentang realitas fisik, sebuah paradoks penting yang akan memiliki implikasi penting bagi interpretasi mekanika kuantum. Sementara paradoks EPR akan terbukti salah setelah kematian Einstein, itu membantu berkontribusi pada bidang yang ia bantu ciptakan, tetapi kemudian berusaha untuk membuktikan kesalahan sampai akhir hari-harinya.
Konstan Kosmologis dan Lubang Hitam:
Pada 1917, Einstein menerapkan Teori Relativitas Umum untuk memodelkan struktur alam semesta secara keseluruhan. Meskipun ia lebih suka gagasan tentang alam semesta yang abadi dan tidak berubah, ini tidak konsisten dengan teorinya tentang relativitas, yang meramalkan bahwa alam semesta berada dalam keadaan ekspansi atau kontraksi.
Untuk mengatasi ini, Einstein memperkenalkan konsep baru pada teori, yang dikenal sebagai Konstanta Kosmologis (diwakili oleh Lambda). Tujuan dari ini adalah untuk memperbaiki efek gravitasi dan memungkinkan seluruh sistem untuk tetap menjadi bola statis yang abadi. Namun, pada 1929, Edwin Hubble membenarkan bahwa alam semesta mengembang. Setelah mengunjungi Observatorium Mount Wilson dengan Hubble, Einstein secara resmi membuang konstanta kosmologis.
Namun, konsep itu ditinjau kembali pada akhir 2013, ketika naskah yang sebelumnya belum ditemukan oleh Einstein (berjudul "Tentang Masalah Kosmologis") telah ditemukan. Dalam naskah ini, Einstein mengusulkan revisi model, di mana konstanta bertanggung jawab atas penciptaan materi baru ketika alam semesta mengembang - sehingga memastikan bahwa kerapatan rata-rata alam semesta tidak pernah berubah.
Ini konsisten dengan model kosmologi Steady State yang sekarang usang (diusulkan kemudian pada tahun 1949) dan dengan pemahaman modern tentang energi gelap saat ini. Pada dasarnya, apa yang digambarkan Einstein dalam banyak biografinya sebagai "kesalahan terbesar" akhirnya akan dinilai kembali dan dianggap sebagai bagian dari misteri alam semesta yang lebih besar - keberadaan massa dan energi tak kasat mata yang menjaga keseimbangan kosmologis.
Pada tahun 1915, beberapa bulan setelah Einstein menerbitkan Teori Relativitas Umum, fisikawan dan astronom Jerman Karl Schwarzschild menemukan solusi untuk persamaan medan Einstein yang menggambarkan medan gravitasi suatu titik dan massa bulat. Solusi ini, sekarang disebut jari-jari Schwarzschild, menggambarkan titik di mana massa bola sangat terkompresi sehingga kecepatan lepas dari permukaan akan sama dengan kecepatan cahaya.
Pada waktunya, fisikawan lain sampai pada kesimpulan yang sama secara independen. Pada tahun 1924, astrofisikawan Inggris Arthur Eddington berkomentar tentang bagaimana teori Einstein memungkinkan kita untuk mengesampingkan kepadatan yang terlalu besar untuk bintang-bintang yang terlihat, mengklaim bahwa mereka akan "menghasilkan begitu banyak kelengkungan dari metrik ruang-waktu sehingga ruang akan menutup di sekitar bintang, meninggalkan kita di luar (yaitu, tidak ada tempat). "
Pada tahun 1931, astrofisikawan India-Amerika, Subrahmanyan Chandrasekhar menghitung, menggunakan Relativitas Khusus, bahwa benda yang tidak berotasi dari materi degenerasi elektron di atas massa pembatas tertentu akan runtuh dengan sendirinya. Pada tahun 1939, Robert Oppenheimer dan yang lainnya setuju dengan analisis Chandrasekhar, mengklaim bahwa bintang-bintang neutron di atas batas yang ditentukan akan runtuh ke dalam lubang hitam, dan menyimpulkan bahwa tidak ada hukum fisika yang mungkin mengintervensi dan menghentikan setidaknya beberapa bintang dari runtuh ke lubang hitam.
Oppenheimer dan rekan penulisnya menafsirkan singularitas pada batas jari-jari Schwarzschild sebagai indikasi bahwa ini adalah batas gelembung di mana waktu berhenti. Bagi pengamat luar, mereka akan melihat permukaan bintang membeku dalam waktu pada saat keruntuhan, tetapi pengamat yang keliru akan memiliki pengalaman yang sama sekali berbeda.
Prestasi Lainnya:
Selain merevolusi pemahaman kita tentang waktu, ruang, gerak dan gravitasi dengan teori relativitas khusus dan umum, Einstein juga membuat banyak kontribusi lain ke bidang fisika. Bahkan, Einstein menerbitkan ratusan buku dan artikel dalam hidupnya, serta lebih dari 300 makalah ilmiah dan 150 yang non-ilmiah.
Pada tanggal 5 Desember 2014, universitas dan arsip di seluruh dunia mulai secara resmi merilis makalah yang dikumpulkan Einstein, yang terdiri lebih dari 30.000 dokumen unik. Misalnya, dua makalah yang diterbitkan pada tahun 1902 dan 1903 - “Teori Kinetik tentang Kesetimbangan Termal dan Hukum Termodinamika Kedua"Dan"Teori Dasar Termodinamika"- berurusan dengan subjek termodinamika dan gerak Brown.
Secara definisi, gerakan Brown menyatakan bahwa di mana sejumlah kecil partikel berosilasi tanpa arah yang disukai, mereka akhirnya menyebar untuk mengisi seluruh medium. Mengatasi hal ini dari sudut pandang statistik, Einstein percaya bahwa energi kinetik partikel berosilasi dalam medium dapat diberikan kepada partikel yang lebih besar, yang pada gilirannya dapat diamati di bawah mikroskop - sehingga membuktikan keberadaan atom dengan ukuran yang berbeda-beda.
Makalah-makalah ini adalah dasar untuk makalah 1905 tentang gerak Brown, yang menunjukkan bahwa ia dapat ditafsirkan sebagai bukti kuat bahwa molekul ada. Analisis ini nantinya akan diverifikasi oleh fisikawan Prancis Jean-Baptiste Perrin, dan Einstein dianugerahi Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1926. Karyanya membentuk teori fisik gerak Brown dan mengakhiri skeptisisme tentang keberadaan atom dan molekul sebagai entitas fisik aktual. .
Setelah penelitiannya tentang Relativitas Umum, Einstein melakukan serangkaian upaya untuk menggeneralisasikan teori gravitasi geometrisnya untuk memasukkan elektromagnetisme sebagai aspek lain dari satu entitas tunggal. Pada tahun 1950, ia menggambarkan "teori medan terpadu" dalam sebuah artikel berjudul, "Pada Teori Gravitasi Umum“, Yang menggambarkan upayanya untuk menyelesaikan semua kekuatan fundamental alam semesta menjadi satu kerangka kerja.
Meskipun ia terus dipuji atas karyanya, Einstein menjadi semakin terisolasi dalam penelitiannya, dan usahanya pada akhirnya tidak berhasil. Namun demikian, mimpi Einstein untuk menyatukan hukum fisika lainnya dengan gravitasi berlanjut hingga hari ini, menginformasikan upaya untuk mengembangkan Teori Segalanya (ToE) - khususnya Teori String, di mana bidang geometri muncul dalam pengaturan mekanika kuantum yang disatukan.
Karyanya dengan Podolsky dan Rosen, berharap untuk membantah konsep keterikatan kuantum, juga memimpin Einstein dan rekan-rekannya untuk mengusulkan model lubang cacing. Dengan menggunakan teori Schwarzschild tentang lubang hitam, dan dalam upaya untuk memodelkan partikel elementer dengan muatan sebagai solusi untuk persamaan medan gravitasi, ia menggambarkan jembatan antara dua bidang ruang.
Jika salah satu ujung lubang cacing bermuatan positif, ujung lainnya akan bermuatan negatif. Sifat-sifat ini membuat Einstein percaya bahwa pasangan partikel dan antipartikel dapat terjerat tanpa melanggar hukum Relativitas. Konsep ini telah melihat sedikit kerja dalam beberapa tahun terakhir, dengan para ilmuwan telah berhasil menciptakan lubang cacing magnetik di laboratorium.
Dan pada tahun 1926, Einstein dan mantan muridnya Leó Szilárd bersama-sama menciptakan kulkas Einstein, sebuah alat yang tidak memiliki bagian yang bergerak dan hanya mengandalkan penyerapan panas untuk mendinginkan isinya. Pada November 1930, mereka dianugerahi paten untuk desain mereka. Namun, upaya mereka segera dirusak oleh Era Depresi, penemuan Freon, dan perusahaan Swedia Electrolux memperoleh paten mereka.
Upaya untuk menghidupkan kembali teknologi dimulai pada tahun 90-an dan 2000-an, dengan tim mahasiswa dari Georgia Tech dan Universitas Oxford berusaha untuk membuat versi mereka sendiri dari kulkas Einstein. Karena koneksi Freon yang terbukti dengan penipisan ozon, dan keinginan untuk mengurangi dampak kami terhadap lingkungan dengan menggunakan lebih sedikit listrik, desain tersebut dianggap sebagai alternatif ramah lingkungan dan perangkat yang berguna untuk negara berkembang.
Kematian dan Warisan:
Pada tanggal 17 April 1955, Albert Einstein mengalami pendarahan internal yang disebabkan oleh pecahnya aneurisma aorta abdominalis, yang telah diupayakan untuk operasi selama tujuh tahun sebelumnya. Dia membawa konsep pidato yang dia persiapkan untuk penampilan televisi, memperingati ulang tahun ketujuh Negara Israel, dengan dia ke rumah sakit, tetapi dia tidak hidup cukup lama untuk menyelesaikannya.
Einstein menolak operasi, mengatakan: "Saya ingin pergi ketika saya mau. Tidak ada artinya untuk memperpanjang hidup secara artifisial. Saya telah melakukan bagian saya, sekarang saatnya untuk pergi. Saya akan melakukannya dengan elegan. " Dia meninggal di Rumah Sakit Princeton dini hari berikutnya pada usia 76, setelah terus bekerja sampai mendekati akhir.
Selama otopsi, ahli patologi Rumah Sakit Princeton (Thomas Stoltz Harvey) mengangkat otak Einstein untuk pelestarian, meskipun tanpa izin dari keluarganya. Menurut Harvey, ia telah melakukan ini dengan harapan bahwa generasi ilmuwan saraf masa depan akan dapat menemukan penyebab kejeniusan Einstein. Jasad Einstein dikremasi dan abunya disebar di lokasi yang dirahasiakan.
Untuk pencapaiannya seumur hidup, Einstein menerima banyak penghargaan, baik selama masa hidupnya maupun setelah kematian. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
