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1905: annus mirabilis
Im Jahre 1905 hebelte Einstein mit fünf in rascher Folge veröffentlichen Arbeiten die klassische Physik aus. Gleich mit seiner ersten Arbeit in seinem annus mirabilis vom
17. März: Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt
setzte Einstein bei der Quantenhypothese Plancks an, indem er diese auf den Photoeffekt anwendete: Die Auslösung von Elektronen aus Metalloberflächen bei Lichteinstrahlung ist nicht von der Energiemenge des verwendeten Lichts, sondern von dessen Wellenlänge abhängig.
In der folgenden Veröffentlichung vom
11. Mai: Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen
gibt Einstein der Brownschen Molekularbewegung eine statistische Deutung.
Der Botaniker Brown hatte 1824 unter dem Mikroskop beobachtet, dass aufgeschwemmte Pollenkörner im Wasser sich ohne ersichtlichen äußeren Anlass ungeordnet hin- und herbewegen. Bekannt war bereits die statistische Deutung des Druckes bei Gasen als Mittelwert des Impulses vieler Gasmoleküle, die mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Behälters treffen. Einstein unterstützte mit seiner Arbeit nun auch die atomistische Beschreibung von Flüssigkeiten.
Die Arbeit vom
30. Juni: Zur Elektrodynamik bewegter Körper
enthält die Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie, auf die weiter unten noch eingegangen wird.
Einstein veröffentlicht den Inhalt seine Doktorarbeit am
19. August: Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen
Diese hatte er am 20. Juli am Polytechnikum Zürich (heute ETH) eingereicht. Mathematisch ist dies die schwierigste der fünf Veröffentlichungen. Obgleich Einstein in den Nachdrucken Korrekturen an einigen Formeln anbringen musste, bedeutet diese Arbeit den endgültigen Durchbruch zu einer atomistischen Auffassung der Materie. Was für uns heute selbstverständlich ist, war unter den klassischen Physikern damals noch kein Gemeingut.
Einen Nachtrag zur Arbeit vom 30. Juni veröffentlicht Einstein am
27. September: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?
Was der Titel nicht vermuten lässt hier folgert Einstein aus dem Relativitätsprinzip im Zusammenhang mit den Maxwellschen Gleichungen, dass Energie gleich Masse ist und liefert die Beziehung E = m·c2 gleich mit.
Einstein selbst meinte dazu: Das Relativitätsprinzip im Zusammenhang mit den Maxwellschen Grundgleichungen verlangt nämlich, dass die Masse direkt ein Maß für die im Körper enthaltene Energie ist: [E=m·c2] (...) Die Überlegung ist lustig und bestechend; aber ob der Herrgott nicht darüber lacht und mich an der Nase herumgeführt hat, das kann ich nicht wissen. Wir wissen es heute: ER hat nicht.
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