第02章 · 1900–1905

1905年——奇跡の年

どの大学も彼を雇おうとしなかった。そこでアインシュタインは昼は特許を審査し、夜は物理学を作り直した。1905年のわずか七か月のあいだに——彼の annus mirabilis(奇跡の年)に——彼は四つの論文を発表した。そのどれ一つをとっても一つの経歴になりえた。それらが合わさって、私たちの現実像を作り変えたのである。

それに先立つ不遇の年月

ベルンのスイス連邦特許局に勤めていた頃、机に向かうアインシュタイン
1905年ごろのアインシュタイン、ベルンにて。彼は特許局を自らの「世俗の修道院」と呼んだ——精神を自由にしておける、安定した仕事だった。画像: Lucien Chavan. パブリックドメイン, ウィキメディア・コモンズ経由 (出典)

1900年の卒業は道を開かなかった。アインシュタインの教授たちは彼を生意気だとみなし、二年のあいだ彼は家庭教師と臨時の教職でなんとか食いつないだ。1902年、同級生マルセル・グロスマンの父が、ベルンのスイス連邦特許局の職に彼を推薦し、彼は「三級技術専門官」として発明を審査することになった——その多くは電気機械的なものだった。

それは彼にぴったりだった。仕事は興味深いが負担は重くなく、考えるための時間をたっぷり残してくれた。1903年、彼はミレヴァ・マリッチと結婚し、息子ハンス・アルベルトが1904年に生まれた。友人たちとは、半ば冗談の「オリンピア・アカデミー」をつくり、ポアンカレ、ヒューム、マッハを夜更けまで読んだ。

四つの論文、一つの年

1905年の論文

四つはすべて Annalen der Physik(物理学年報)に掲載された。彼が書いた順に並べる。

三月——光量子と光電効果

光は、とアインシュタインは提唱した、離散的なエネルギーの塊(のちに光子と呼ばれる)として届き、それぞれが E = hf のエネルギーを運ぶ。この「きわめて革命的な」着想は光電効果を説明し——十六年後、彼にノーベル賞をもたらした。それはまた量子論の出発点ともなった。

五月——ブラウン運動

水に浮かぶ微小な粒子の揺らぎを、目に見えない分子との衝突の結果として説明することで、アインシュタインは原子と分子が実在することの直接的な証拠を与えた——1905年にはなお一部の科学者が疑っていたことだ。まもなくジャン・ペランの実験がそれを裏づけた。

六月——特殊相対性理論

「動いている物体の電気力学について」は、絶対的な時間と空間という考えを打ち砕いた。二つの単純な原理から、アインシュタインは動く時計が遅れ、動く物体が縮むことを導いた。これには一章まるごとを割いている。

九月——質量とエネルギーの等価性

相対論の論文に添えられた三ページの補遺は、物体の質量がそのエネルギーに依存するかを問うた。その答えは地上で最も有名な方程式となった——E = mc²。こちらで探ってみよう。

4本の論文には、『物理学年報』の誌面そのものに受理日が印刷されている。このカレンダーは博士論文とともにそれらを1905年の上に並べ、その一日一日にアインシュタインが何歳だったかを示す。

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1905年を一日ずつ

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  • 日付 / 完成
  • チューリッヒ大学へ提出
  • 『物理学年報』受理
  • 掲載
  • 3月14日:アインシュタイン26歳の誕生日

1 光量子

„Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“

訳題:光の発生と変換に関する一つの発見法的観点について

Annalen der Physik 17, S. 132–148

  • 日付 / 完成: 1905年3月17日 このときアインシュタインは26歳と3日。
  • 『物理学年報』受理: 1905年3月18日 このときアインシュタインは26歳と4日。
  • 掲載: 1905年6月9日 このときアインシュタインは26歳と87日。

何を変えたか:光はエネルギーの塊(光量子)でできている——これが光電効果を説明し、量子論の礎となり、彼にノーベル賞をもたらした。

資料による違い:ドイツ語版ウィキペディアは3月17日とする。これは原稿末尾の日付(„Bern, den 17. März 1905“)で、誌面によれば受理は3月18日。

詳しく:量子と大論争

出典:Annalen der Physik 17 (1905), S. 132–148 (Faksimile) · en.wikipedia: Annus mirabilis papers · de.wikipedia: Annus mirabilis · de.wikipedia: Albert Einstein

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そのとき突然、この問題の鍵がどこにあるのかが分かった。アルベルト・アインシュタイン1922年12月14日の京都講演(石原純の記録、小野による英訳、ここでは日本語に訳出)、1905年5月の突破について

評価はゆっくりとやってきた。最初に本当に注目した一人であり、その理論の上に最初に研究を築いたのは、量子論の創始者マックス・プランクであり、その関心がアインシュタインの相対論の足がかりとなった。四年のうちに、この特許局員はチューリッヒで初めての教授職を得た。1905年の学界のアウトサイダーは、十五年のうちに存命で最も有名な科学者になるのである。

出典:
  1. ウィキペディア:奇跡の年の論文。
  2. John Stachel(編)、Einstein's Miraculous Year(1998)。
  3. アインシュタイン、1922年12月14日の京都講演、Y. A. Ono、Einstein's speech at Kyoto, Physics Today 35 (8), 1982。