Ο θρυλικός επιστήμονας Albert Einstein (1879 - 1955) κατέκτησε την πρώτη θέση παγκοσμίως το 1919, αφού οι Βρετανοί αστρονόμοι επιβεβαίωσαν τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν μέσω μετρήσεων που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης. Οι θεωρίες του Αϊνστάιν επεκτάθηκαν στους καθολικούς νόμους που διατύπωσε ο φυσικός Ισάκ Νεύτον στα τέλη του 17ου αιώνα.
Πριν από E = MC2
Αϊνστάιν γεννήθηκε στη Γερμανία το 1879. Μεγαλώνοντας, απολάμβανε την κλασσική μουσική και έπαιζε το βιολί. Μια ιστορία που ο Αϊνστάιν άρεσε να λέει για την παιδική του ηλικία ήταν όταν συναντήθηκε μια μαγνητική πυξίδα. Η αμετάβλητη βόλτα της βελόνας, καθοδηγούμενη από μια αόρατη δύναμη, τον εντυπωσίασε βαθιά ως παιδί. Η πυξίδα τον έπεισε ότι έπρεπε να υπάρχει "κάτι πίσω από τα πράγματα, κάτι βαθιά κρυμμένο".
Ακόμη και ως μικρό αγόρι, ο Αϊνστάιν ήταν αυτοδύναμος και στοχαστικός. Σύμφωνα με ένα λογαριασμό, ήταν ένας αργός ομιλητής, που συχνά σταματούσε να εξετάσει τι θα πει στη συνέχεια. Η αδελφή του θα αφηγούσε τη συγκέντρωση και την επιμονή με την οποία θα κατασκευάσει σπίτια με κάρτες.
Η πρώτη δουλειά του Αϊνστάιν ήταν αυτή του υπαλλήλου διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας. Το 1933, προσχώρησε στο προσωπικό του νεοσύστατου Ινστιτούτου Προχωρημένων Μελετών στο Princeton, New Jersey. Δεχόταν αυτή τη θέση για τη ζωή και έζησε εκεί μέχρι το θάνατό του. Ο Αϊνστάιν είναι ίσως εξοικειωμένος με τους περισσότερους ανθρώπους για τη μαθηματική του εξίσωση σχετικά με τη φύση της ενέργειας, E = MC2.
E = MC2, φως και θερμότητα
Ο τύπος E = MC2 είναι ίσως ο πιο διάσημος υπολογισμός από Ειδική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Ο τύπος βασικά δηλώνει ότι η ενέργεια (E) ισούται με τη μάζα (m) φορές την ταχύτητα του φωτός (c) τετράγωνο (2). Στην ουσία, σημαίνει ότι η μάζα είναι μόνο μία μορφή ενέργειας. Δεδομένου ότι η ταχύτητα του τετραγώνου είναι ένας τεράστιος αριθμός, μια μικρή ποσότητα μάζας μπορεί να μετατραπεί σε μια εκπληκτική ποσότητα ενέργειας. Ή αν υπάρχει μεγάλη ποσότητα ενέργειας, κάποια ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε μάζα και μπορεί να δημιουργηθεί ένα νέο σωματίδιο. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες, για παράδειγμα, εργάζονται επειδή οι πυρηνικές αντιδράσεις μετατρέπουν μικρές ποσότητες μάζας σε μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Ο Αϊνστάιν έγραψε ένα έγγραφο βασισμένο στη νέα κατανόηση της δομής του φωτός. Υποστήριξε ότι το φως μπορεί να δράσει σαν να αποτελείται από διακριτά, ανεξάρτητα σωματίδια ενέργειας παρόμοια με σωματίδια αερίου. Λίγα χρόνια πριν, Το έργο του Max Planck είχε περιλάβει την πρώτη πρόταση των διακριτών σωματιδίων στην ενέργεια. Ο Αϊνστάιν πήγε πολύ πέρα από αυτό, όμως η επαναστατική του πρόταση φαινόταν να έρχεται σε αντίθεση με την παγκοσμίως αποδεκτή θεωρία ότι το φως αποτελείται από ομαλά ταλαντευόμενα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ο Αϊνστάιν έδειξε ότι τα ελαφριά κβάντα, όπως αποκαλούσε τα σωματίδια της ενέργειας, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση των φαινομένων που μελετήθηκαν από πειραματικούς φυσικούς. Για παράδειγμα, εξήγησε πως το φως εκπέμπει ηλεκτρόνια από μέταλλα.
Ενώ υπήρχε μια γνωστή θεωρία κινητικής ενέργειας που εξηγούσε τη θερμότητα ως αποτέλεσμα της αδιάκοπης κίνηση των ατόμων, ήταν ο Αϊνστάιν που πρότεινε έναν τρόπο να θέσει τη θεωρία σε ένα νέο και κρίσιμο πειραματικό δοκιμή. Αν μικροσκοπικά αλλά ορατά σωματίδια αιωρήθηκαν σε ένα υγρό, υποστήριξε, ο ακανόνιστος βομβαρδισμός τα αόρατα άτομα του υγρού θα πρέπει να προκαλέσουν την κίνηση των αιωρούμενων σωματιδίων σε τυχαίο jittering πρότυπο. Αυτό πρέπει να είναι παρατηρήσιμο μέσω μικροσκοπίου. Αν δεν φανεί η προβλεπόμενη κίνηση, ολόκληρη η κινητική θεωρία θα βρισκόταν σε σοβαρό κίνδυνο. Αλλά ένας τέτοιος τυχαίος χορός μικροσκοπικών σωματιδίων είχε παρατηρηθεί εδώ και πολύ καιρό. Με την κίνηση που παρουσιάστηκε λεπτομερώς, ο Αϊνστάιν ενίσχυσε την κινητική θεωρία και δημιούργησε ένα ισχυρό νέο εργαλείο για τη μελέτη της κίνησης των ατόμων.