Albert Einstein formulirao je posebnu i opću teoriju relativnosti kojima je uveo revoluciju u modernu fiziku. Pored toga, doprinio je napretku kvantne teorije i statističke mehanike. Iako je najpoznatiji po teoriji relativnosti (posebno po ekvivalenciji mase i energije E=mc2), Nobelova nagrada za fiziku mu je dodijeljena 1921. godine za objašnjenje fotoelektričnog efekta (rada objavljenog 1905. u Anno Mirabile ili „Godini čuda“) kao i za doprinos razvoju teorijske fizike. U narodu, ime „Einstein“ je sinonim za čovjeka visoke inteligencije ili za genija.

Predmet njegovih istraživanja bile su kapilarne sile, posebna teorija relativnosti (kojom je ujedinio zakone mehanike i elektromagnetike), opća teorija relativnosti, kozmologija, statistička mehanika, Brownovo gibanje, kritična opalescencija, vjerojatnost elektronskih prijelaza u atomu, problemi probabilističke interpretacije kvantne teorije, termodinamika svjetlosti pri maloj gustoći zračenja, fotoelektrični efekt, fotoluminiscencija, fotoionizacija, Voltin efekt, stimulirana emisija zračenja, ujedinjene teorije polja, unifikacija bazičnih fizikalnih koncepata preko njihove geometrizacije itd.

Djetinjstvo i srednjoškolsko doba

Hermann Einstein Albertov otac		Pauline Koch Albertova majka

Albert Einstein je rođen 14. ožujka 1879. godine, otprilike u 11:30 sati, u židovskoj obitelji, nastanjenoj u gradu Ulm u pokrajini Württemberg, što je oko 100 km istočno od Stuttgarta. Njegov otac bio je Hermann Einstein, po zanimanju trgovac, koji se kasnije bavio elektrokemijskim poslovima, a majka mu je bila Paulina Einstein, djevojačko Koch. Oni su se vjenčali u Stuttgart-Bad Cannstattu. Po Albertovom rođenju, njegova majka navodno je bila preplašena, jer je mislila da je glava njenog novorođenčeta previše velika i da je loše oblikovana. Pošto je veličina njegove glave, čini se, bila manje vrijedna pažnje kako je on bivao stariji (što je očigledno sa svih fotografija na kojima se vidi da mu je glava bila proporcionalna veličini tijela u svim periodima života), ovu njegovu "osobinu" na dalje su tretirali kao neku vrstu benigne makrocefalnosti odnosno smatrali su da proporcije njegove glave nisu ni u kakvoj vezi s nekom eventualnom bolešću, niti da imaju bilo kakvog utjecaja na njegove kognitivne sposobnosti.

Još jedan, poznatiji, aspekt Einsteinovog djetinjstva predstavlja činjenica da je on progovorio kasnije nego većina prosječne djece. Einstein je sam tvrdio da nije progovorio prije svoje treće godine i da je i tada to nevoljko radio sve do uzrasta od devet godina. Zbog ovog Einsteinovog zakasnjelog razvoja govornih sposobnosti i njegove kasnije dječačke sklonosti da izbjegava svaku temu u školi koja mu je dosadna, a da se intenzivno koncentrira samo na ono što ga interesira, neki od njegovih poznavalaca iz tog vremena, kao na primjer jedna obiteljska kućna pomoćnica, sugerirali su čak da je on možda retardiran. Ovo posljednje zapažanje nije, međutim, bilo i jedino u Einsteinovom životu koje je išlo za tim da mu se prikače nekakvi kontroverzni epiteti ili da se etiketira nekom "patološkom naljepnicom". Pošto se nitko od članova Albertove obitelji nije strogo pridržavao židovskih vjerskih običaja, i za njega je bilo dozvoljeno da pohađa katoličku osnovnu školu. Iako mu se u početku nisu baš sviđale sve lekcije koje je čuo u toj školi, a nerijetko ih je i propuštao, on je kasnije, na primjer, često nalazio veliko zadovoljstvo i utjehu u Mozartovim violinskim sonatama.

Počevši od 1889. godine, student medicine po imenu Max Talmud (kasnije Talmey), koji je četvrtkom navečer posjećivao Einsteinove u periodu od šest godina, upoznaje Einsteina s ključnim znanstvenim i filozofskim tekstovima, uključujući Kantovu Kritiku čistog uma. Dvojica njegovih ujaka na dalje će "hraniti" ovu njegovu intelektualnu radoznalost, tijekom njegovog kasnijeg djetinjstva i perioda rane adolescencije, nabavljajući mu ili mu preporučavajući za čitanje knjige iz oblasti znanosti, matematike i filozofije. Einstein je pohađao Gimnaziju Luitpold, gdje je stekao relativno napredno i, za to vrijeme, moderno obrazovanje. S učenjem matematike započeo je negdje oko dvanaeste godine (1891.), učeći samostalno iz školskih udžbenika Euklidovu geometriju u ravnini, a infinitezimalni račun počeo je izučavati četiri godine kasnije. Einstein je shvatio kolika je moć aksiomatskog, deduktivnog, razmišljanja proučavajući Euklidove Elemente, koje je on nazivao "svetom geometrijskom knjižicom"^[3]. Dok je bio u gimnaziji, Einstein se često sukobljavao sa školskim autoritetima i vrijeđao upravu, vjerujući da je duh učenja i kreativnog razmišljanja izgubljen uslijed nastojanja na čistoj memorizaciji gradiva.

Godine 1894., nakon propasti elektrokemijskih poslova njegovog oca Hermanna, Albert se seli iz Münchena u Paviju, talijanski grad blizu Milana. Einsteinov prvi znanstveni rad, pod nazivom "Istraživanje stanja etera u magnetskom polju", bio je ujedno tada napisan i za jednog od njegovih ujaka. Albert je ostao u Münchenu želeći završiti školu, ali je završio samo jedan semestar, prije nego što je napustio gimnaziju u proljeće 1895., da bi se pridružio svojoj obitelji u Paviji. On napušta školu godinu i pol dana prije završnih ispita, ne govoreći o tome ništa svojim roditeljima, uvjeravajući školsku upravu da mu dozvole odlazak uz pomoć lijekarskog uvjerenja dobivenog od jednog prijateljski nastrojenog liječnika. Ali to je ujedno značilo i da neće dobiti svjedodžbu o završenoj srednjoj školi. Te godine, u uzrastu od 16 godina, on stvara misaoni eksperiment poznat kao Einsteinovo ogledalo. Zureći u ogledalo, on je pokušavao dokučiti što bi se dogodilo s njegovom slikom u zrcalu ako bi se on počeo kretati brzinom svjetlosti. Njegov zaključak, da je brzina svjetlosti neovisna o brzini promatrača (brzine njenog izvora), koji je, između ostalog, bio potaknut i ovim razmišljanjem, kasnije će postati jedan od dva postulata specijalne relativnosti.

Mada je pokazao odličan uspjeh na matematičkom i znanstvenom dijelu prijemnog ispita za upis na Savezni politehnički institut u Zürichu, današnji ETH Zürich, njegov neuspjeh u dijelu ispita iz slobodnih vještina osujetio je ove njegove planove. Njegova ga obitelj tada šalje u Arau, u Švicarskoj, da završi srednju školu. Tada postaje jasno da on neće biti inženjer elektrotehnike, kao što se njegov otac dotada nadao. Tamo, on sluša povremena predavanja iz Maxwellove elektromagnetne teorije i konačno prima svoju diplomu u rujnu 1896. godine. U to vrijeme on stanuje u obitelji profesora Josta Wintelera gdje se zaljubljuje u Sofiju Winteler, kćerku profesora Wintelera. Einsteinova sestra Maja, koja je vjerojatno bila njemu najbliža osoba u to vrijeme, kasnije će se udati za Wintelerovog sina Paula, a Einsteinov prijatelj Michele Besso oženit će Wintelerovu drugu kćerku, Annu. Einstein se u listopadu upisuje na Savezni politehnički institut i prelazi u Zürich, dok Sofia odlazi u Olsberg gdje je čeka posao učiteljice. Iste godine on obnavlja svoje njemačko državljanstvo.

U jesen 1896., Srpkinja Mileva Marić započinje svoje studije medicine u Zürichu, da bi se već poslije prvog semestra prebacila na Savezni politehnički institut gdje, kao jedina žena upisana te godine, studira na istom smjeru kao i Albert. Milevino druženje s Albertom razvit će se u pravu ljubavnu romansu tijekom sljedećih par godina, unatoč negodovanju Albertove majke kojoj je smetalo to što je ona previše stara za njega, što nije židovka i što ima fizičku manu (jedna noga bila joj je nešto kraća od druge).

Godine 1900., Einstein je stekao diplomu Saveznog politehničkog instituta koja mu je omogućavala da se bavi nastavnim radom. Iste godine on prijavljuje za objavljivanje svoj prvi rad o kapilarnim silama, pod naslovom "Rezultati promatranja kapilarnih pojava" ("Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen"). U ovom svom radu, on pokušava ujediniti različite zakone fizike, dakle čini pokušaj u onome što će bez prekida nastojati tijekom cijelog svog života. Preko svoga prijatelja, inženjera Michelea Bessoa, Einstein će se upoznati s djelom Ernsta Macha, kojeg će kasnije nazivati "najboljom rezonatorskom kutijom Europe" za fizikalne ideje. Tijekom tog vremena, Einstein razmjenjuje i dijeli svoje znanstvene zanimacije s grupom bliskih prijatelja, uključujući Bessoa i Milenu. Oni tada sami sebe nazivaju "Olimpija Akademijom". Einstein i Milena dobivaju u to vrijeme izvanbračnu kćerku, Lieserl Einstein, rođenu u siječnju 1902. Sudbina ovoga djeteta do danas je nepoznata. Neki vjeruju da je ona umrla odmah po rođenju, dok drugi vjeruju da su je roditelji dali na usvajanje.

Einstein poslije diplomiranja nije mogao odmah naći nastavničko zaposlenje, ponajviše zato što je kao mladić svojom drskošću očigledno iritirao većinu svojih profesora. Otac prijatelja iz razreda mu je pomogao da se domogne zaposlenja kao pomoćni tehnički ispitivač u Švicarskom patentnom birou 1902. godine. Tu je Einstein procjenjivao vrijednost patenata raznih pronalazača, koji su se prijavljivali u ovaj biro, kao i mogućnosti primjene tih patenata u tehničkim uređajima, radio je dakle posao koji je ipak zahtijevao poznavanje njegove struke - fizike. Posebno je bio zadužen za ocjenjivanje patenata koji su u nekoj vezi s elektromagnetnim uređajima. On je ovdje morao naučiti kako raspoznati suštinu primjene patenta usprkos, ponekad, veoma šturom opisu, a i njegov direktor poučio ga je kako da „samog sebe izrazi korektno“. Dok je ocjenjivao praktičnost njihovog rada on je povremeno i ispravljao greške u njihovim dizajnima.

Einstein je 6. siječnja 1903. oženio Milevu Marić. Einsteinova ženidba s Marićevom, koja je bila matematičarka, predstavljala je u isto vrijeme i osobno, ali i intelektualno partnerstvo i vezu. Einstein je za Milevu govorio:

Ronald W. Clark, Einsteinov biograf, tvrdi da distanca koja je postojala u Einsteinovom braku s Milevom, za njega bila prijeko potrebna, jer da bi upotpunio svoj rad on je morao postići neku vrstu intelektualne izolacije. Abram Joffe, sovjetski fizičar koji je poznavao Einsteina, u jednoj osmrtnici piše o njemu “Autor radova iz 1905. bio je... birokrat u Patentnom birou u Bernu, Einstein-Marić”, i ovo je nedavno bilo uzeto kao dokaz suradničke strane njihove veze. Međutim, prema Albertu A. Martínezu iz Centra za studije Sveučilišta Einstein u Bostonu, Joffe je jedino time pripisao autorstvo Einsteinu, jer, kako on misli, bio je to uvriježeni švicarski običaj da se dodaje ženino prezime iza muževljevog imena. Ipak, razmjeri Milevinog utjecaja na Einsteinovo djelo još uvijek su kontroverzno i diskutabilno pitanje.

Godine 1903., Einsteinovo zaposlenje u Švicarskom patentnom birou postalo je stalno, mada ga je unapređenje mimoišlo sve dok “se u potpunosti ne usavrši za strojarsku tehnologiju”. On svoj doktorat stiče pod mentorstvom Alfreda Kleinera na Sveučilištu u Zürichu, nakon prijavljivanja svoje doktorske teze pod nazivom "Jedno novo određivanje molekularnih dimenzija" ("Eeine neue Bestimmung der Moleküldimensionen") iz 1905. godine.