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Ernst Freiberger-Stiftung

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Albert Einstein

Horst Ziegelmann Ernst Peter Fischer JĂźrgen Renn

be.bra wissenschaft

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Inhalt

Ernst Freiberger Ein Denkmal für Albert Einstein

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Horst Ziegelmann Albert Einstein – Lebensstationen und Gedankenflüge

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Ernst Peter Fischer Licht mit Quanten

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Jürgen Renn Einsteins Relativitätsrevolutionen

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Dokumentenanhang

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Ausgewählte Literatur

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Bildnachweis

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Die Autoren

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Ernst Freiberger Ein Denkmal fĂźr Albert Einstein

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Wie kommt das Neue in die Welt? Was verändert den Lauf der Geschichte? Auf diese Frage gibt die Biographie Albert Einsteins eine klare Antwort: Es sind die großen Gedanken genialer Menschen. Manchmal fast aus dem Nichts heraus erscheinen Ideen, nach denen nichts mehr so bleibt, wie es gewesen ist. Ein bis dahin beruflich nicht ungewöhnlich erfolgreicher junger Physiker, »technischer Experte III. Klasse« am Berner Patentamt, Sohn eines mäßig erfolgreichen Münchener Elektro-Unternehmers, tut gleichsam von heute auf morgen den Sprung in die Weltbedeutung. Einstein, zu diesem Zeitpunkt noch nicht einmal promoviert, revolutioniert im Jahr 1905 binnen weniger Monate das bisherige Weltbild der Naturwissenschaft. Bis heute ist die Wissenschaftsgeschichte fast sprachlos, soll sie diese Erkenntnis-Eruption erklären. Für die moderne Physik ist das Jahr 1905 seitdem ein »annus mirabilis« wie 1666, als Newton zugleich die Gesetze der Infinitesimalrechnung wie der Gravitation entdeckte. Eine Arbeit über Lichtquantenhypothese, am 17. März beim Fachblatt »Annalen der Physik« eingereicht, machte Einstein zu einem Mitbegründer der Quantenphysik; 1921 wird er dafür den Nobelpreis erhalten. Am 11. Mai 1905 gibt Einstein eine Doktorarbeit von 21 Seiten ab, mit der er die Frage nach der Rolle der Atome beantwortet. Am 30. Juni 1905 veröffentlicht Einstein seine »spezielle Relati­ vitätstheorie«. Sie revolutioniert die bisherigen Vorstellungen von Raum und Zeit. Und Ende September drucken die »Annalen der Physik« Einsteins berühmte Formel E=mc². Sie wird zum Grundstein des Atomzeitalters. Was danach kam, war ein langes Leben als weltberühmter Wissenschaftler, Lehrer und Publizist. Der Physiker Einstein forschte weiter, mit wechselndem Erfolg – über der Suche nach einer endgültigen Weltformel ist er 1955 gestorben. Weil aber die Epoche, in der Einstein lebte, politisch dramatisch und herausfordernd war, blieb es nicht beim Leben im Elfenbeinturm der theoretischen Physik. Einstein war ein leidenschaftlich der Humanität zugewandter Mensch. Er war Pazifist, nahm als Jude, der den wachsenden Antisemitismus erlebte, Anteil an der zionistischen Idee und verfolgte lebhaft alle Fragen der Sozialreform. Einstein musste in einer Welt leben, die in zwei Weltkriegen und im Aufstieg der Diktaturen eine beispiellose Gefährdung des Humanen erlebte. Mit allen seinen Kräften hat Einstein, seinen Weltruhm klug benützend, für Völkerverständigung und Frieden gekämpft. Er klagte unermüdlich Ungerechtigkeit und Gewalt an. Schon in seiner Berliner Zeit, in den 1920er Jah8

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ren, finden wir Einstein überall dort, wo gegen Militarismus und Revanchismus Stellung bezogen wird. Hellsichtig hat er auch die heraufziehende NS-Barbarei als deutsches Unheil begriffen. 1933 blieb er in den USA in der Emigration; schon bei der Bücherverbrennung im Mai 1933 brannten Einsteins Schriften. 1934 hat ihn der NS-Staat ausgebürgert – einer der vielen Akte der Selbstzerstörung der Kulturnation Deutschland. Wenn man auf die berühmten Menschen des 20. Jahrhunderts zurückblickt, dann erscheint im Weltgedächtnis unweigerlich auch das unverwechselbare Gesicht Albert Einsteins, nicht zuletzt in Gesten des demonstrativen Nonkonformismus. Sein Humor und seine Schlagfertigkeit haben sich in vielen geflügelten Worten erhalten. Unter sein turbulentes Familienleben zog er das Fazit: »Manche Männer bemühen sich lebenslang, das Wesen einer Frau zu verstehen. Andere befassen sich mit weniger schwierigen Dingen z. B. der Relativitätstheorie.« Ganz ernst gemeint war seine ironische Bemerkung, es sei schwieriger, eine vorgefasste Meinung zu zertrümmern als ein Atom. Resignierend hat er einmal gesagt »Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher.« Wie tief seine Skepsis gegenüber bloßer Fortschrittsvergötzung war, davon zeugt sein Wort: »Es gibt keine großen Entdeckungen und Fortschritte, solange es noch ein unglückliches Kind auf Erden gibt.« Einstein, der in Ulm als deutscher Jude geboren wurde, in München aufwuchs, der in der Schweiz seinen Wissenschaftsdurchbruch erlebte, in Berlin lehrte und sein Leben schließlich in der amerikanischen Universitätsstadt Princeton beschloss, passt in seiner Bedeutung gut in unsere »Straße der Erinnerung«, die deutschen Vorbildern des 20. Jahrhunderts gewidmet ist. Es ist ein reizvoller Effekt, dass sich dabei zwei Köpfe nah sind, die auch im Leben in achtungsvoller Sympathie verbunden waren. 1925 sind sich in Berlin Thomas Mann und Albert Einstein zum ersten Mal begegnet. Der große Dichter war ergriffen von Einsteins »Sanftmut und Bescheidenheit«. Zwar interessierte sich Thomas Mann nicht für die Relativitätstheorie und für Einstein waren Manns dicke Romane wenig verlockend. Aber das gemeinsame Emigrationsschicksal und der gemeinsame publizistische Kampf gegen die NS-Diktatur ließen sie dann in den USA freundschaftlich zusammenwirken, vor allem in der Hilfe für die Flüchtlinge aus Hitlers Deutschland. Ein Denkmal für Albert Einstein

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An das große Vorbild Einstein zu erinnern, ist immer aktuell. Unsere Welt steht vor großen Herausforderungen, anderen als in Einsteins Zeit, aber nicht weniger drängenden. Einsteins Denkprinzipien könnten den Weg weisen. »Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt«, hat er gesagt. Vor allem aber: »Eine neue Art von Denken ist notwendig, wenn die Menschheit weiterleben will.«

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Horst Ziegelmann Albert Einstein – Lebensstationen und Gedankenflüge

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München

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München leuchtet, aber nicht wie in Thomas Manns Novelle »Gladius Dei« 1902 beschrieben, wo es um einen strahlenden Junitag geht. München leuchtet bei Nacht. 1891 erstrahlt das Oktoberfest zum ersten Male in elektrischem Licht. Eine Fa. Einstein und Cie., ansässig in München-Sendling, hat die Anlage installiert. Sie wird betrieben von Albert Einsteins Vater Hermann und dessen Bruder Jakob. Albert Einstein bekommt als Schüler die neue Technik aus erster Hand mit, wenn er in den Werkshallen nahe des Sendlinger Tores herumstöbert. Spulen, Schalter, kupferne Leitungen, geheimnisvolles Knistern, surrende Dynamos fesseln seine Aufmerksamkeit. Seine jugendliche Neugierde versucht hinter das Geheimnis der unsichtbaren, in die Ferne wirkenden elektromagnetischen Kräfte zu dringen. Er wird 1879 in Ulm geboren. Seine Eltern, Pauline, geb. Koch, und Hermann Einstein, sind von Bad Buchau zugezogen, wo man den Namen Einstein bis ins 17. Jahrhundert zurückverfolgen kann. 1665 taucht ein Moisis Aynstain in den Stadtratsprotokollen auf, der als »Schutzjude« aufgenommen wird und vom Pferdehandel lebt. Einsteins Vater hat Kaufmann gelernt und ist zunächst Teilhaber in einem Bettfederngeschäft, ehe er sich mit seinem Bruder Jakob, dem Ingenieur, zusammentut, um in München am beginnenden elektrotechnischen Boom teilzuhaben, der damals die Firmen Siemens, BBC, AEG hervorbringt. Neben seinen großen Konkurrenten stellt Einstein und Cie. 1891 bei der Internationalen Elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt am Main aus. Die Firma präsentiert einen von einer Dampfmaschine betriebenen 75 kW starken Dynamo, der die Beleuchtung der Ausstellungsgastronomie versorgt. Dort ist auch ein elektrisch betriebener Springbrunnen zu bewundern, der seine Energie über eine 170 km lange Freileitung bezieht, die von einem in Lauffen am Neckar von Wasserkraft betriebenen Dynamo gespeist wird. Während das Publikum in Ausstellungen strömt, sich in gut besuchten Vorträgen die neue Technik erklären lässt und erfährt, dass diese Errungenschaften eine Frucht der kurz vor ihrer Vollendung stehenden Physik sei, wundert sich der junge Einstein und er wird nicht müde, über den Elektromagnetismus nachzusinnen. Man kann ohne Übertreibung sagen: Das elektrische Licht leuchtet ihm auf seinem zukünftigen Weg. Wenige Jahre später zeigt er, dass die so erfolgreiche Physik unvollendet ist und der Weiterentwicklung bedarf.

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Leider hat die schöne Zeit in München 1894 ein Ende. Die zunächst so günstig verlaufende Entwicklung (die Firma hat 200 Mitarbeiter) stagniert. Das Brüderpaar Einstein ist sich sicher, in Italien mehr Erfolg zu haben. Die Firma wird nach Mailand und Pavia verlegt. Albert wird zu Verwandten gegeben, um bis zum Abitur in München bleiben zu können. An dieser Stelle müssen wir einen Blick auf Einsteins Schulkarriere werfen, um seinen weiteren Lebenslauf zu verstehen. Er ist keineswegs ein schlechter Schüler, wie es eine alte Einsteinlegende hartnäckig behauptet. Vielmehr ist es so, dass Einsteins Charakter und das wilhelminische Schulsystem nicht zueinander passen. Durch Maya Einstein, seine Schwester, erfahren wir: »Mit 7 Jahren besuchte der Knabe die öffentliche Volksschule. Dort unterstand er einem etwas strengen Lehrer, dessen Methode darin bestand, den Kindern das Rechnen u. namentlich das grosse u. das kleine Einmaleins durch Schläge auf die Hände, die sog. Tatzen, beizubringen, eine Art des Lehrens, die damals nicht selten war u. die Kinder schon frühzeitig auf ihre spätere Rolle als Bürger vorbereitete. Der sicher u. gründlich denkende Junge galt nur als mittelmäßig begabt, gerade weil er zum Überlegen Zeit brauchte u. auf die vom Lehrer gewünschte sofortige Reflexantwort etwas warten liess. […] Mit 8 ½ Jahren kam der junge Albert aufs Gymnasium. Entsprechend der humanistischen Richtung lag das Hauptgewicht auf den alten Sprachen, Latein & später Griechisch, während die mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächer zurücktraten. Der klare, logische Aufbau des Lateins entsprach seiner Anlage, das Griechische wie auch moderne Fremdsprachen waren nie seine Stärke. Sein Griechisch-Professor, dem er einmal eine besonders schlechte Arbeit eingeliefert hatte, verstieg sich denn auch im Zorn darüber zu dem Ausdruck, es werde nie im Leben etwas Rechtes aus ihm werden.«1 Einstein urteilt später: »Die Lehrer der Elementarschule kamen mir wie Feldwebel vor und die Lehrer im Gymnasium wie Leutnants.«2 »Es ist schlecht, wenn eine Schule mit Methoden der Angst, des Zwangs und der künstlichen Autorität arbeitet. Sie zerstören die Aufrichtigkeit und das Selbstvertrauen der Schüler. Sie erzeugen unterwürfige Menschen.«3 Trotz alledem wäre Einstein wohl auf dem Luitpolt-Gymnasium geblieben, wäre nicht der zwangsläufig auf ihn zukommende Militärdienst gewesen. Schon der militärische Ton an der Schule gibt ihm einen unerträglichen Vorgeschmack auf das, was auf ihn

Aufnahme von 1902

1 Maja Einstein, Albert Einstein – ­Beitrag für sein Lebensbild, in: The ­Collected Papers of Albert Einstein (künftig zitiert als CP) Vol.1, John ­Stachel Editor, Princeton 1987, S. xlviii f. 2  Philipp Frank, Einstein, München 1949, S. 24. 3  Peter Michelmore, Albert Einstein, Hannover 1968, S. 28.

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zukommen sollte. Bereits als kleines Kind hatte es ihn entsetzt zu sehen, wie Soldaten in Militärparaden marschierten, völlig einem fremden Willen unterworfen. »Wenn einer mit Vergnügen in Reih und Glied zu einer Musik marschieren kann, dann verachte ich ihn schon; er hat sein großes Gehirn nur als Irrtum bekommen, da für ihn das Rückenmark schon völlig genügen würde.«4 So verlässt er beizeiten Deutschland, bevor er das Alter für den Militärdienst erreicht. Seine Eltern sind bestürzt über seine Eigenmächtigkeit. Schließlich aber willigen sie in seinen Plan ein. Er will sich zunächst autodidaktisch auf die Aufnahmeprüfung am Polytechnikum in Zürich vorbereiten und dann dort studieren.

Zürich

4 Albert Einstein, Mein Weltbild, hg. v. C. Seelig, Zürich, Stuttgart, Wien 1952 (künftig zitiert als Mein Weltbild), S. 11. 5 Albert Einstein, Autobiographische Skizze, in: Helle Zeit – Dunkle Zeit, hg. v. C. Seelig, Zürich 1956 (künftig zitiert als Skizze), S. 9. 6  Ebd., S. 9. 7  CP 1, Doc. 18.

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»Mit einem Gefühl wohlbegründeter Unsicherheit« stellt sich Einstein 1895 als 16-Jähriger der Aufnahmeprüfung des Polytechnikums. Jetzt muss sich zeigen, ob sein Plan funktioniert, ohne Abitur zum Studium zu kommen. Wie viel sind seine Münchener Schulbildung und seine private Vorbereitung wert? Seine Leistungen in Botanik, Zoologie und Französisch werden als nicht ausreichend bewertet. »Daß ich durchfiel, empfand ich als voll berechtigt.«5 Immerhin beeindruckt er Professor Weber in Physik und Mathematik dermaßen, dass dieser ihm anbietet, auch ohne Zulassung seine Vorlesungen zu besuchen. Von der Prüfungsleitung erhält er den Rat, in Aarau das Abitur nachzuholen, und die Zusage für die Aufnahme im nächsten Jahr. In Aarau trifft er auf eine völlig andere Schulkultur als in München – kein Befehlston, keine Autoritätsanbetung, keine Dressur, keine Vielwisserei … »Diese Schule hat durch ihren liberalen Geist und durch den schlichten Ernst der auf keinerlei äußerliche Autorität sich stützenden Lehrer einen unvergesslichen Eindruck in mir hinterlassen.«6 Einstein fühlt sich respektiert und individuell behandelt, sein selbstständiges Denken wird geschätzt und gefördert. Bei einem der Lehrer, Jost Winteler, hat er Kost und Logis und familiären Anschluss. 1910 wird Maja, Einsteins Schwester, den Sohn Wintelers, Paul Winteler, heiraten. Er selbst verliebt sich in die Tochter, Marie Winteler. »Geliebtes Schätzchen! Vielen, vielen Dank Schatzerl für Ihr herziges Brieferl, das mich unendlich beglückt hat. Es ist so wunderbar, so ein Papierchen ans Herz drücken zu können, auf das zwei so liebe Äuglein liebend gesehen …«7

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1896 macht er ohne Probleme in Aarau sein Abitur. Im selben Jahr erhält er auf seinen Antrag hin die Entlassungsurkunde des Königreichs Württemberg. Er ist nun staatenlos. Sein Ziel ist es, das schweizerische Bürgerrecht zu erwerben. Deshalb legt er monatlich von der finanziellen Unterstützung seiner Verwandtschaft 20 Sfr. auf ein Sparbuch. 1901 wird er schließlich Schweizer Bürger. Als er später als deutscher Beamter automatisch deutscher Staatsbürger wird, reist er weiterhin mit Schweizer Pass. Obwohl ihm noch sechs Monate zum vorgeschriebenen Alter fehlen, darf er 1896 in Zürich am Polytechnikum das heiß ersehnte Studium beginnen. Merkwürdigerweise wählt er nicht das Ingenieurstudium, wie aufgrund seines familiären Hintergrundes zu erwarten gewesen wäre. Er schreibt sich für die Schule für Fachlehrer in mathematischer und naturwissenschaftlicher Richtung ein. Offenbar will er seinen Aarauer Vorbildern nachstreben. Man sollte nun meinen, er widme sich mit Feuereifer seinem Studium. Doch dies ist nur zum Teil der Fall. Der Physikvorlesung von Professor Weber folgt er allerdings mit Begeisterung. Einsteins sorgfältige Mitschrift ist erhalten. Doch er braucht auch nicht lange, um die akademische Freiheit zu entdecken, und bald ist er ihren Verlockungen erlegen. Die Mathematik ist mit Hurwitz und Minkowski hervorragend besetzt, aber Einstein kann keinen Nutzen ihrer Vorlesungen für seine Physik erkennen. »Ich sah, dass die Mathematik in viele Spezialgebiete gespalten war, deren jedes diese kurze uns vergönnte Lebenszeit uns wegnehmen konnte.«8 Außerdem vermisst er die aktuellsten Entwicklungen in den Physikvorlesungen. Er beginnt Vorlesungen zu schwänzen, um sich seinen Privatstudien hinzugeben. »Ich bemerkte bald, daß ich mich zu begnügen hatte, ein mittelmäßiger Student zu sein. Um ein guter Student zu sein, muß man eine Leichtigkeit der Auffassung haben; Willigkeit, seine Kräfte auf all das zu konzentrieren, was einem vorgetragen wird; Ordnungsliebe, um das in den Vorlesungen Dargebotene schriftlich aufzuzeichnen und dann gewissenhaft auszuarbeiten. All diese Eigenschaften fehlten mir gründlich, was ich mit Bedauern feststellte. So lernte ich allmählich mit einem einigermaßen schlechten Gewissen in Frieden zu leben und mir das Studium so einzurichten, wie es meinem intellektuellem Magen und meinen Interessen entsprach.«9 Wenn Prüfungen nahen, beginnen die Wissenslücken zu schmerzen. Hier hilft ihm immer wieder sein Freund und Kommilitone Marcel Grossmann mit seinen exzellenten Vorlesungs-

8 Albert Einstein, Autobiographisches, La Salle und Chicago 1979, S. 14. 9  Skizze, S. 10.

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ausarbeitungen. Diese sind heute noch erhalten. In »The Col­ lected Papers of Albert Einstein Vol.1«10 wurde das Einsteinsche Curriculum weitgehend mit diesen Ausarbeitungen rekonstruiert. So gelingt es Einstein, die Zwischenprüfung als Bester zu bestehen. Bei der Hauptprüfung 1900 ist er trotz Grossmannscher Unterstützung allerdings Letzter. Etwa 1897 lernt Einstein die Serbin Mileva Maric´ kennen, eine der bemerkenswerten Frauen, die es in der damaligen Männerwelt schafften zu studieren. Sie hat sich ebenfalls für Physik eingeschrieben. Eine Reihe von Einsteins Briefen an sie ist erhalten. Die folgenden Zitate11 geben einen Einblick in ein Potpourri von Liebesgeflüster und physikalischen Betrachtungen. März 1899: »Ihre Photographie hat bei meiner Alten großen Effekt gemacht. Während sie in der Betrachtung versunken war, sagte ich noch dazu sehr verständnisinnig: Ja, ja , die ist halt ein gescheites Luder. Dafür & für ähnliches hab ich schon ziemlich Neckereien auszustehen, was mir aber gar nicht unangenehm ist.« 10. (?) August 1899: »Und Sie Gute schreiben mir noch, dass Ihnen die Stopfkur fürs Examen ganz gut thut, das laß ich mir gefallen. Sie sind halt ein Hauptkerl & haben viel Lebenskraft & Gesundheit in Ihrem kleinen Leibchen. Ich … studiere gegenwärtig noch einmal aufs Genaueste Hertz’ Ausbreitung der elektrischen Kraft … Es wird mir immer mehr zur Überzeugung, dass die Elektrodynamik bewegter Körper, wie sie sich gegenwärtig darstellt, nicht der Wirklichkeit entspricht, sondern sich einfacher wird darstellen lassen. Die Einführung des Namens ›Äther‹ in die elek­ trischen Theorien hat zur Vorstellung eines Mediums geführt, von dessen Bewegung man sprechen könne, ohne dass man wie ich glaube, mit dieser Aussage einen physikalischen Sinn verbinden kann.« 10. September 1899: »In Aarau ist mir eine gute Idee gekommen zur Untersuchung, welchen Einfluß die Relativbewegung der Körper gegen den Lichtäther auf die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichts in durchsichtigen Körpern hat.«

10  CP 1, S. 362 ff. 11  CP 1.

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28. (?) September 1899: »Liebes Doxerl! Sie sind doch ein prächtiges Mädel, dass Sie mir bei all Ihrer vielen, anstrengenden Arbeit noch so nett schreiben. … Auch ich hab viel büchergewurmt &

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Einstein mit seiner Frau Mileva Maric´ in Zürich, 1911

sehr viel ausgetüftelt. … Auch habe ich Professor Wien in Aachen geschrieben über die vom »Principal« so stiefmütterlich behandelte Arbeit über Relativbewegung des Lichtäthers gegen die ponderable Materie.« 10. April 1901: »Liebes Miezchen! … Was mich gegen Plancks Betrachtungen über die Natur der Strahlung einnimmt, ist leicht gesagt. Planck nimmt an, dass eine ganz bestimmte Art von Resonatoren … den Umsatz der Energie der Strahlung bedinge, mit welcher Voraussetzung ich mich nicht recht befreunden kann.« 30. April 1901: »Mein herzliebstes Kinderl! Ich lasse nicht nach! Du musst unbedingt zu mir nach Como kommen. Du verlierst ja gar wenig Zeit dabei und machst mir ein himmlisches Vergnügen, süßes Hexchen. … Ich studiere gegenwärtig wieder Boltzmanns Gastheorie. Alles ist sehr schön, aber zu wenig Wert gelegt auf den Vergleich mit der Wirklichkeit.« Mai 1901: »Michele hat mir auch noch nicht geschrieben. Ich glaube, ich will mich an seinen Vater wenden, ob er mir keine Stelle verschaffen kann an der Versicherung. … Am Sonntag küss ich Dich mündlich. Sei gegrüßt und verdrückt von Deinem Albert.« Albert Einstein – Lebensstationen und Gedankenflüge

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28. (?) Mai 1901: »Mein liebes Miezchen! Eben las ich eine wunderschöne Abhandlung von Lenard über die Erzeugung von Kathodenstrahlen durch ultraviolettes Licht. Im Eindruck dieses schönen Stücks bin ich von solchem Glück erfüllt und solcher Lust, dass Du auch unbedingt etwas davon abhaben musst. Sei nur guten Mutes, Liebe, und mach Dir keine Grillen. Ich verlasse Dich ja nicht und werde schon alles zum guten Ende bringen. Man muss eben halt nur Geduld haben! Wirst schon sehen, dass man nicht schlecht ruht in meinen Armen, wenns auch ein bisserl dumm anfängt. Wie geht es Dir denn, Liebe? Was macht der Junge?« Der »Junge« wird dann ein Mädchen. Mileva bringt vermutlich im Januar 1902 das erste Kind der beiden, das Lieserl, zur Welt. Das Kind wird noch einige Mal im Briefwechsel erwähnt, dann verliert sich seine Spur. Mileva legt zeitgleich mit Einstein 1900 die Prüfung als Fachlehrerin ab, scheitert aber knapp (ihre Note 4,0, Einsteins Note 4,91 von maximal 6). Auch ihre Wiederholung misslingt, was nicht verwunderlich ist, angesichts ihrer Schwangerschaft und Sorge um das Kind. Einstein, obwohl diplomiert, hält sich mühsam über Wasser. Sein Traum, eine Assistentenstelle in Zürich, geht nicht in Erfüllung. Bewerbungen außerhalb, sei es als Assistent, sei es als Fachlehrer, bleiben ohne Erfolg. Er muss froh sein, für einige Monate in Winterthur als Aushilfslehrer und später in Schaffhausen als Tutor arbeiten zu können. Es hätte ihm schließlich auch nichts ausgemacht, Versicherungsagent zu werden (siehe Briefnotiz vom Mai 1901).

Liebe, Physik und Sorgen

12  CP 1, Doc. 94.

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Über allem Elend aber strahlen unverrückt Einsteins Leitsterne: James Clerk Maxwell, Heinrich Hertz, Ludwig Boltzmann. An ihnen orientiert er sich in seinen Privatstudien, die ihn weit über das Curriculum des Polytechnikums hinaus führen, bis an die Bruchkanten der damaligen Physik. Mileva ist ihm dabei Gesprächspartnerin. Oft wird vermutet, dass sie auch fachlich mehr war, denn schließlich schreibt Einstein ihr im Brief vom 27. März 1901: »Wie glücklich und stolz werde ich sein, wenn wir beide zusammen unsere Arbeit über die Relativbewegung siegreich zu Ende geführt haben!«12 Dass sie wirklich zur Relativitätstheorie

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beigetragen hat, wird häufig behauptet. Belege dafür haben sich bis heute nicht finden lassen. Sie wäre nicht die Einzige, die hinter dem Werk ihres Gatten verschwindet, zu dem sie viel beigesteuert hat. Sie selbst hat das allerdings nie behauptet. Um Einsteins Leistung in den kommenden Jahren zu verstehen, muss man einen Blick auf den Zustand der damaligen Physik werfen. Ihre Theorien beschreiben erfolgreich einen großen Teil der unbelebten Welt. Ihre Anwendungen haben eine beeindruckende Technik entstehen lassen. Immer wieder werden scheinbar getrennte Wissensgebiete zusammengeführt und vereinheitlicht. Im 17. Jahrhundert gelingt es Newton, die Forschungen Galileis und Keplers, von einem Standpunkt aus zu begreifen. Irdische und himmlische Mechanik folgen gleichermaßen seinen Axiomen. Die Entwicklung der Dampfmaschinen wird von der Wärmelehre begleitet. Bald aber stellt sich heraus, dass die Wärmelehre als Mechanik der kleinsten Teilchen zum Teilgebiet der Mechanik wird. Wärmestoff und perpetuum mobile erweisen sich als Trugbilder. Durch die von Einstein so bewunderten Arbeiten von Boltzmann findet dieses Gebiet seinen Höhepunkt und Abschluss. Die kleinsten Teilchen aber, Atome, Moleküle, scheinen allerdings nur eine fruchtbare Arbeitshypothese zu sein. Dies war eine offene Wunde, in die die Positivisten, wie Ernst Mach, ihre Finger legten. Boltzmann setzte ihnen trotzig das abgewandelte legendäre Galileiwort entgegen: »Doch glaube ich von den Molekülen beruhigt sagen zu können: Und dennoch bewegen sie sich!« Neben der Mechanik entsteht ein völlig neuer Wissensbereich. Zunächst scheinen die elektrischen Funken des geriebenen Bernsteins und die geheimen Kräfte des Magnetsteines nur die Raritätenkabinette des Barocks zu bereichern. Auch als sich die Wissenschaft diesem Gebiet zuwendet, stehen sich Elektrizität und Magnetismus fremd und beziehungslos gegenüber. Die romantischen Naturphilosophen, so z. B. Friedrich Wilhelm Schelling, sehen darin einen typischen Zustand der Physik. Schon Goethe hatte gespottet: »Hat sie die Teile in der Hand, fehlt leider das geistige Band.« Wo blieb die allumfassende Naturkraft? Die Entdeckungen von Hans Christian Ørstedt und Michael Faraday bringen schließlich den Fortschritt. Fließende Elektrizität erzeugt Magnetismus, sich ändernde Magnetfelder erzeugen elektrische Spannungen. Maxwell erkennt die Mathematik hinter den intuitiven Bildern, mit denen Faraday diese Phänomene beschreibt. Er zeigt weiter, dass es möglich sein müsste, elektromagnetische Albert Einstein – Lebensstationen und Gedankenflüge

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Wellen zu erzeugen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Diese Radiowellen kann Hertz 1886 zum ersten Mal erzeugen, und schon 1901 sendet Guglielmo Marconi mit ihnen Nachrichten über den Atlantik. Die Optik wird als Teilgebiet der Elektrodynamik erkannt. Das Licht ist demnach ein Teil des elektromagnetischen Spektrums und breitet sich als Welle aus, was als experimenteller Befund (durch Young, Fresnel) schon länger vorlag und Newtons Korpuskulartheorie ad acta legte. So stehen sich gegen Ende des 19. Jahrhunderts zwei große Theoriebereiche gegenüber: die Mechanik, die sich die Wärmelehre einverleibt hat, und der Elektromagnetismus, zu dem nun auch die Optik gehört. Schon lange gibt es die Forderung, alles mechanistisch zu verstehen. Ist nicht der Mensch selber eine Maschine? So spekuliert schon Julien de Lamettrie im 18.  Jahrhundert (L’homme machine). Dieser Gedanke scheint wie maßgeschneidert für die Physik. Wenn der Elektromagnetismus allerdings ­mechanistisch verstanden werden soll, so muss zur Elektromagnetischen Welle, die wie das Licht das Vakuum durchqueren kann, ein Wellenträger dazuerfunden werden. So wie der Schall sich ohne Luft als Träger nicht ausbreiten kann, so würde die Elektromagnetische Welle den alles erfüllenden Weltäther benötigen. Diese Ätherhypothese war fein ausgedacht, ebenso fein ausgedacht wie die Atomhypothese. Man konnte einiges ­damit erklären, aber wie könnte man das neue Objekt selbst nachweisen und aus seinem hypothetischen Zustand befreien? Hatte nicht das 17.  Jahrhundert den alten horror vacui besiegt und damit gedanklich den Planeten ihr ewiges Kreisen ermöglicht? Führte man nun nicht einen modernen horror vacui ein? Müsste man nicht wenigstens die Bewegung der Erde relativ zum Weltäther nachweisen können? Die Versuche von Albert A. Michelson – erstmalig 1881 auf dem Potsdamer Telegrafenberg – bleiben erfolglos. Lord Kelvin spricht deshalb von dunklen Wolken über der Physik. Die Physik ist nicht nur unvollendet, sie ist auch ­unvollständig, wie Max Planck im selben Jahr zeigt. Das Glühlicht, das nun mehr und mehr nachts die Städte erhellt, ebenso wie die von der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt untersuchte Hohlraumstrahlung, zeigt ein Spektrum, das nicht mit Hilfe der klassischen Physik erklärbar ist. Auch die Wirkung von Licht auf Materie ist unverstanden. Wenn schon die elektromagnetischen Wellen alle von derselben Natur sind und sich nur in der Wellenlänge unterscheiden, warum ist ihre Wirksamkeit dann verschieden? 20

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Um all das kreisen Einsteins Gedanken, wenn sie nicht vom Leben dabei erheblich gestört werden: die fehlende Anstellung, das uneheliche Kind, die Schwierigkeiten in der Firma, schließlich der Tod des Vaters. 1898 schreibt Einstein seiner Schwester: »Wenn es nach meinem Kopf gegangen wäre, hätte Papa schon vor 2 Jahren eine Stellung gesucht, so wäre ihm und uns das Ärgste erspart geblieben. Am meisten drückt mich das Unglück meiner armen Eltern …«13 Die Geschäfte in Italien laufen nicht gut. Einsteins Onkel ist deshalb 1896 aus der Firma ausgeschieden, Einsteins Vater macht allein weiter. Was Einstein nicht weiß: der Vater hat nicht nur geschäftliche Sorgen. Ihn bedrückt auch, dass sein Sohn keine Stelle findet. 1901 wendet er sich hinter dem Rücken Alberts an den Physiker Ostwald: »Hochgeehrter Herr Professor! Verzeihen Sie gütig einem Vater, der es wagt, im Interesse seines Sohnes sich an Sie, geehrter Herr Professor, zu wenden. …«14 Die Bemühung des Vaters ist, wie viele Stellengesuche des Sohnes, vergeblich. Hermann Einstein stirbt 1902 ohne noch zu erleben, dass sein Sohn eine Stellung findet. Warum ist an der Universität Zürich oder am Polytechnikum niemand so klug und weitblickend, dem kommenden Genie eine Assistentenstelle zu geben? Aber letztlich ist das ein Glück. Hätte er eine Stelle bekommen, hätte er sich unterordnen und fremden Projekten dienen müssen. Man fühlt sich an Keplers Lebensnöte erinnert. Die Universität Tübingen wollte ihn nicht, er musste in die Fremde hinaus, ein Weg, der ihn schließlich zu Tycho Brahe nach Prag führte, wo die Analyse der tychonischen Planetendaten sein Genie entzündete. Wie soll es nun weitergehen? 1901 schreibt Mileva Maric´ an eine gemeinsame Freundin: »Außerdem haben wir das Malheur, dass Albert keine Stellung bekommt, er ist jetzt in Schaffhausen, wo er die Stellung eines Hauslehrers versieht. Du kannst Dir denken, dass er sich in solch einer Abhängigkeit wenig wohl fühlt. Und doch wird er kaum bald eine sichere Position erlangen können; Du weißt, mein Schatz hat ein sehr böses Maul und ist obendrein ein Jude. Aus allem siehst Du, dass wir ein trauriges Pärchen sind. Und doch, wenn wir zusammen sind, sind wir so lustig, wie kaum jemand. … Er ist doch ein prächtiger Kerl … Aber ohne Freunde kriegt auch so ein Mensch schwer eine, irgend eine sichere Stellung. Bete für uns, dass es uns nimmer so arg schief geht!«15

Einstein als Titelbild: »Berliner Illustrirte Zeitung« vom 14. Dezember 1919

13  CP 1, Doc. 38. 14  CP 1, Doc. 99. 15  CP 1, Doc. 125.

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Doch Einstein hat Freunde. Einmal mehr wird Marcel Grossmann zum Rettungsanker. Er schildert seinem Vater die Nöte seines Studienkollegen. Der Vater weiß Rat. Er empfiehlt Einstein dem mit ihm befreundeten Direktor des Eidgenössischen Patentamtes in Bern.

Bern

Von Existenzsorgen befreit

16  CP 1, Doc. 127.

Auf Empfehlung von Marcel Grossmanns Vater wird Einstein von F. Haller, dem Direktor des eidgenössischen Amtes für geistiges Eigentum, zu einem Gespräch nach Bern eingeladen. Einstein überzeugt ihn vermutlich aufgrund seiner Kenntnisse der Maxwellschen Theorie des Elektromagnetismus. Telegrafie, Radiowellen, Wechselstromtechnik sind damals die heißen Felder der Innovation, auf denen die Erfinder aktiv sind und Patentschutz beanspruchen. Leider ist gerade keine Stelle frei. Die Chance kommt Ende 1901 mit der Ausschreibung einer Stelle für einen Experten 2. Klasse. Einstein bewirbt sich und zieht Anfang 1902 nach Bern, wo er sich allerdings bis zum Sommer mit Privatstunden durchschlagen muss. Dann erfolgt die Anstellung. »Gestern … lag im Suppenteller ein Brief von Marcelius [Marcel Grossmann], in dem er mir sagt, dass die Stelle in Bern nun in den nächsten Wochen ausgeschrieben werde, und dass er glaube, dass ich sie kriege. In zwei Monaten wären wir in glänzenden Verhältnissen und hätten ausgekämpft. Mir schwindelt vor Freude, wenn ich daran denke. Es freut mich noch mehr für Dich als für mich. Wir wären die glücklichsten Menschen auf Erden zusammen, das ist sicher. … das einzige, was noch zu lösen übrig wäre, das wäre die Frage, wie wir unser Lieserl zu uns nehmen könnten; ich möchte nicht, dass wir es aus der Hand geben müssen …«16 Um Privatschüler zu bekommen, schaltet Einstein im Anzeiger der Stadt Bern am 5. Februar 1902 eine Annonce. Unter anderen meldet sich Maurice Solovine, der als Schüler kommt und als lebenslanger Freund bleibt. Zu den beiden gesellt sich noch Konrad Habicht, ein Freund aus Einsteins Schaffhausener Hilfslehrerzeit, der nun in Bern studiert. So entsteht ein debattierendes Kleeblatt, das sich ironisch »Akademie Olympia« nennt. Ihre Lektüre reicht von »Don Quichotte« bis zu Henri Poincaré. Bei dem französischen Mathematikgenie finden sie kritische Betrachtungen zum herkömmlichen Zeitbegriff.

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Am 6. Januar 1903 heiraten Mileva und Albert. Trauzeugen sind Habicht und Solovine. Dem Paar werden noch zwei Söhne geboren, 1904 Hans Albert, 1910 Eduard. »Ich bin also jetzt ein verheirateter Ehemann und führe mit meiner Frau ein sehr nettes behagliches Leben. Sie sorgt ausgezeichnet für alles, kocht gut und ist immer vergnügt«, schreibt Einstein an seinen Freund Michele Besso17, der ein weiterer wichtiger Gesprächspartner für ihn wird. Leider war die Ehe für Mileva kein lebenslanges Vergnügen. Schon der Beginn war hart: das ungeklärte Schicksal Lieserls, ihr zweimaliges Scheitern in der Prüfung, als Gesprächspartnerin Einsteins von der Akademie Olympia abgelöst, ein Gatte, der acht Stunden am Tag arbeitet und danach in seinen Forschungen aufgeht. Die fröhliche Zürcher Boheme war durch den Berner Alltag ersetzt worden. Einstein hat sich später positiv über seine Arbeit im Patentamt geäußert, über seine Ehe findet man wenig Tiefschürfendes. »Dadurch [durch die Empfehlung Grossmanns] wurde ich 1902–1909 in den Jahren besten produktiven Schaffens von Existenzsorgen befreit. Davon ganz abgesehen, war die Arbeit an der endgültigen Formulierung technischer Patente ein wahrer Segen für mich. Sie zwang zu vielseitigem Denken, bot auch wichtige Anregungen für das physikalische Denken. Endlich ist ein praktischer Beruf für Menschen meiner Art überhaupt ein Segen. Denn die akademische Laufbahn versetzt einen jungen Menschen in eine Art Zwangslage, wissenschaftliche Schriften von impressiver Menge zu produzieren – eine Verführung zur Oberflächlichkeit, der nur starke Charaktere zu widerstehen vermögen.«18

1905 – das »Lichtjahr« Wer versucht, in einer Bibliothek den Band 17 der Annalen der Physik aus dem Jahr 1905 auszuleihen, wird überall das Gleiche erleben wie in der Tübinger Universitätsbibliothek. Alle Bände aus der zweihundertjährigen Geschichte der Zeitschrift darf er nach Hause nehmen, nur diesen Band nicht. Da liest man: Standort »Rararaum«, Verfügbarkeit »Nur in den Historischen Leseraum ausleihbar«. Wo die Kostbarkeit nicht rechtzeitig erkannt wurde, fehlt der Band oder die Seiten 132−148, 549−560 und 891−921 sind herausgetrennt. Es sind die Seiten, auf denen Einstein Bahnbrechendes publiziert hat.

17  Einstein-Besso-Korrespondenz, Paris 1972, Brief 1, Jan. 1903. 18  Skizze, S. 12.

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Auch wenn man sich öfters mit Einsteins Werk beschäftigt, kann es nicht ausbleiben, dass man immer wieder bei der Betrachtung von Einsteins Leistungen im Jahre 1905 erstaunt, ja sprachlos innehält. Man schaut zurück, erinnert sich an das Kind, das verwundert mit dem Kompass spielt, an den Jugendlichen, der in der Fabrik der Familie der Elektrotechnik begegnet und von der Exaktheit der Mathematik ergriffen ist, an den Studenten, der neben seinem Studium sich zur vordersten Front der Forschung vorarbeitet, an den Fachlehrer, der bereits vier Arbeiten veröffentlicht hat, und man fragt sich: War dies vorauszusehen? Selbst wenn man sich mit einem »genial« auf den Lippen zufrieden geben will, wieso es gleich zu drei solchen Geisteseruptionen in diesem Jahr gekommen ist, und zwar auf drei verschiedenen Gebieten, auf denen die Physik einen Fortschritt dringend benötigte, bleibt rätselhaft. Um wenigstens einen Begriff für das Unbegreifliche zu haben, verwenden die Historiker gerne die Bezeichnung »annus mirabilis« und setzen damit Einsteins Leistungen mit denen von Newton gleich, der in seinem Wunderjahr 1666 zugleich Infinitesimalrechnung und Gravitation entdeckte. Beiden Wunderjahren ist gemeinsam, dass sie sich nicht an einer Universität ereigneten. Einstein wirkt im Abseits des Patentamtes, Newton war vor der Pest nach Hause aufs Land geflohen. Betrachten wir nun kurz die Einsteinschen Arbeiten, wie sie der Reihe nach in den Annalen der Physik erscheinen. »Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffen­ den heuristischen Gesichtspunkt« (Annalen der Physik, Band 17, S. 132−148, eingegangen 18. März 1905, erschienen 9. Juni 1905) Einstein beginnt mit dem Hinweis: »Zwischen den theoretischen Vorstellungen, welche sich die Physiker über die Gase … gebildet haben, und der Maxwellschen Theorie der elektromagnetischen Prozesse im sogenannten leeren Raum besteht ein tiefgreifender formaler Unterschied. … Die Energie eines ponderablen Körpers kann nicht in beliebig viele, beliebig kleine Teile zerfallen, während die Energie eines von einer punktförmigen Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahles nach der Maxwellschen Theorie … auf ein stets wachsendes Volumen sich verteilt.« Materie ist diskret verteilt, die Strahlung dagegen kontinuierlich. Wie kann bei diesem Wesensunterschied die Absorption von Strahlung eigentlich funktionieren? So weit die Einleitung. 24

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Einstein untersucht nun die Wahrscheinlichkeit, mit welcher sich die Strahlungsenergie in einem vorgegebenen Volumen zufällig in einem Teilvolumen befinden könnte. Zum Vergleich zieht er die entsprechende Wahrscheinlichkeit für Gasmoleküle heran und findet: »Monochromatische Strahlung … (innerhalb des Gültigkeitsbereichs der Wienschen Strahlungsformel [d. h. für kurzwellige, also hochfrequente Strahlung]) verhält sich in wärmetheoretischer Beziehung so, wie wenn sie aus voneinander unabhängigen Energiequanten von der Größe Rβν/N bestünde.« Er erhält auf diese Weise auf ganz neuem Weg die 1900 von Planck entdeckte Gleichung (Energiequantum gleich Planckkonstante mal Strahlungsfrequenz). Während Planck diese Portionierung der Energie für seine Resonatoren in der Wand des schwarzen Strahlers voraussetzen musste, um zu einem allgemein gültigen Gesetz für die Hohlraumstrahlung zu gelangen, was Einstein nicht behagte (siehe Briefzitat: An Mileva Maric, ´ 10. April 1901), betrachtet er allein das Strahlungsfeld, ohne Annahmen machen zu müssen. Im abschließenden Teil der Arbeit wendet er seinen Befund erfolgreich zur Erklärung der Fluoreszenz und der Erzeugung von Elektronen durch ultraviolette Strahlung an, lauter Effekte, die im Experiment die besondere Wirksamkeit hochfrequenter Strahlung zeigen. Die vorsichtige Formulierung im Titel der Arbeit (»heuristischer Gesichtspunkt«) ebenso wie die konjunktivistische Abfassung seines Ergebnisses (»bestünde«), konnten Einstein nicht davor bewahren, dass diese bahnbrechende Arbeit lange nicht akzeptiert wurde. »Es scheint mir, dass gegenüber der Einsteinschen Korpuskulartheorie des Lichts die größte Vorsicht geboten ist. Die Theorie des Lichtes würde nicht um Jahrzehnte, sondern um Jahrhunderte zurückgeworfen, bis in die Zeit, da Christiaan Huygens seinen Kampf gegen die übermächtige Newtonsche Emissionstheorie wagte. Und alle diese Errungenschaften, die zu den stolzesten Erfolgen der Physik, ja der Naturforschung überhaupt gehören, sollen preisgegeben werden um einiger noch recht anfechtbarer Betrachtungen willen? Da bedarf es denn doch noch schwereren Geschützes, um das nachgerade sehr stark fundierte Gebäude der elektromagnetischen Lichttheorie ins Wanken zu bringen.«19 Planck fürchtet um die Einheit der Physik. Hofft er noch, trotz seiner und Einsteins Entdeckung, jemals wieder zur klassischen Physik zurückzufinden? Der 21 Jahre jüngere Einstein ist bereit,

Beim Spaziergang in Berlin, 1920

19 Max Planck, Physikalische Abhandlungen. Bd. 2, Braunschweig 1958, S. 243.

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zu neuen Ufern aufzubrechen. Jahrzehnte später ist es Einstein, der sich in einer ähnlichen Lage befindet wie damals Planck. Sein »Kind«, das Lichtquant, das andere viel später Photon taufen, dessen Gestaltwerdung er mit vielen scharfsinnigen Untersuchungen befördert, macht ihm später ein halbes Leben lang zunehmend Kopfzerbrechen und Sorgen. Zwei Monate später folgt die Arbeit: »Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme gefor­ derte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen« (Annalen der Physik, Band 17, S. 549−560, eingegangen 11. Mai 1905, erschienen 18. Juli 1905) »In dieser Arbeit soll gezeigt werden, dass nach der molekularkinetischen Theorie der Wärme in Flüssigkeiten suspendierte Teilchen von mikroskopisch sichtbarer Größe infolge der Molekularbewegung der Wärme Bewegungen von solcher Größe ausführen müssen, dass diese Bewegungen leicht mit dem Mikroskop nachgewiesen werden können. … wenn sich die hier zu behandelnde Bewegung samt den für sie zu erwarteten Gesetzmäßigkeiten wirklich beobachten lässt, so ist die klassische Thermodynamik schon für mikroskopisch unterscheidbare Räume nicht mehr als genau gültig anzusehen und es ist dann eine exakte Bestimmung der wahren Atomgröße möglich.« Im Folgenden entwickelt Einstein, sich auf die von ihm in den vorangegangenen Jahren entwickelten Methoden der Thermodynamik stützend, eine Theorie der Diffusion kleiner suspendierter Kugeln. Die Untersuchung gipfelt in einer Gleichung, die die Zickzackbewegung der Kugeln mit messbaren Größen und der Avogadrozahl verknüpft. Er endet mit dem Wunsch: »Möge es bald einem Forscher gelingen, die hier aufgeworfene, für die Theorie der Wärme wichtige Frage zu entscheiden!« Denn in der Tat würde im positiven Fall die Avogadrozahl, das ist die Zahl der Moleküle in einem mol, messbar werden und Atome und Moleküle würden somit Realität gewinnen. Der Forscher findet sich. Es ist Auguste Perrin, der durch präzise Messungen der sog. Brownschen Bewegung die Einsteinsche Formel bestätigt und die Avogadrozahl experimentell bestimmt (Nobelpreis 1926). Der Atomhypothese wurde auch zum Durchbruch verholfen, weil gezeigt werden konnte, dass die Avogadrozahl in allen möglichen Zusammenhängen auftritt und in großer Übereinstimmung messbar gemacht werden kann. Einstein hat 26

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viel dazu beigetragen. Am 30. April 1905 geht seine Doktorarbeit in Druck. »Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen« – 17  Seiten, 4 Fußnoten. Aus der Diffusion und Reibung von in Wasser gelöstem Zucker bestimmte er selbst die Avogadrozahl, da muss er auf keinen Experimentator warten. Diesen Pfad verfolgt er, neben seinen übrigen Forschungen, unermüdlich weiter. Er behandelt das Himmelsblau ebenso wie das Kondensatorrauschen. Letzteres veranlasst ihn, über die Messung kleinster Spannungen nachzudenken. Er erfindet ein Kondensatorsystem, das er liebevoll sein »Maschinchen« nennt, und regt die Brüder Habicht an, es wirklich zu produzieren. Die Patentierung seiner Erfindung hat er in diesem Fall nicht bis zum Ende verfolgt, vermutlich wegen der Konkurrenz der zur gleichen Zeit aufkommenden Röhrenverstärker. Er hält trotzdem gut ein Dutzend Patente – eine Seltenheit bei einem theoretischen Physiker. Mit Leó Szilárd entwickelt er ein Patent für einen Kühlschrank ohne bewegliche Teile in der Kältemaschine. Rudolf Goldschmidt animiert er mit folgenden Versen dazu, mit ihm einen Hörapparat für eine befreundete Sängerin zu konstruieren: Ein bisschen Technik dann und wann Auch Grübler amüsieren kann. Drum kühnlich denk ich schon so weit: Wir legen noch ein Ei zu zweit.20 Einige Wochen später legt Einstein noch folgende Arbeit vor: Zur Elektrodynamik bewegter Körper (Annalen der Physik, Band 17, S. 891–921, eingegangen 30. Juni 1905, erschienen 26. September 1905) Schon im ersten Satz lernen wir, welche Anforderungen Einstein an gute Naturbeschreibung stellt. Es ist für ihn ein Makel, wenn man für ein und denselben Prozess (hier die elektromagnetische Induktion) je nach Standpunkt zwei Beschreibungsweisen benutzt: »Daß die Elektrodynamik Maxwells – wie dieselbe gegenwärtig aufgefasst zu werden pflegt – in ihrer Anwendung auf Asymme­ trien führt, welche dem Phänomenen nicht anzuhaften scheinen, ist bekannt. Man denke z. B. an die elektrodynamische Wechselwirkung zwischen einem Magneten und einem Leiter. Das beobachtete Phänomen hängt hier nur ab von der Relativbewegung von Leiter und Magnet, während nach der üblichen Auffassung die beiden Fälle, dass der eine oder der andere dieser Körper der bewegte sei, streng von einander zu trennen sind. B­ewegt sich

20 Nach: Abraham Pais, Subtle is the Lord, Oxford 1982, S. 491.

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nämlich der Magnet und ruht der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten ein elektrisches Feld … Ruht aber der Magnet und bewegt sich der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten kein elektrisches Feld, dagegen im Leiter eine elektromotorische Kraft …« Einstein ist nicht zufrieden mit einer Naturerklärung, die bloß erfolgreich ist. Er hat gewissermaßen ästhetische Vorstellungen. Eine gute Theorie muss von unnötigem Ballast befreit werden. Ballast ist nach Einsteins Ansicht auch der Äther. Eine solche Annahme ist unnötig und irreführend. Damit erklärt er auch die Suche nach der Ätherdrift für obsolet. Es ist Einsteins Überzeugung, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum eine Konstante ist, völlig unabhängig vom Bewegungszustand der aussendenden Quelle. Er erhebt diesen Sachverhalt zum Grundprinzip der zu entwickelnden Theorie. Begleitet wird dieses Prinzip durch das »Relativitätsprinzip«, wonach die neue Theorie in allen Inertialsystemen (das ist die Gesamtheit aller ­relativ zueinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Systeme) gleiche Gesetze zu liefern habe, dass keine »Asymme­ trien« entstehen dürfen. Dass er so vorgehen müsse, war ihm wohl schon lange klar gewesen. Der Durchbruch gelingt ihm aber erst 1905. Es ist nicht bekannt, ob ihm die Schweizer Kirchturmuhren, die er überall in der Nähe und in der Ferne sah, diese Erkenntnis vermittelten, sicher ist nur, dass er sie später zu Erklärungszwecken gerne heranzog und dass er gerne anerkannte, dass ein Gespräch mit seinem Freund Besso ihn zu der entscheidenden Idee geführt hatte: Wenn das Licht mir von der Zeigerstellung der entfernten Uhr Kunde gibt, ist die angezeigte Zeit bereits vergangen! 1917 führt er bei der Popularisierung seiner Theorien diesen Gedanken wie folgt aus: »An zwei von einander entfernten Stellen A und B unseres Bahndamms hat der Blitz in die Gleise eingeschlagen. Ich füge die Behauptung hinzu, diese beiden Schläge seien gleichzeitig erfolgt. Wenn ich dich nun frage, lieber Leser, ob diese Aussage einen Sinn habe, so wirst du mir mit einem überzeugten Ja antworten. Wenn ich aber jetzt in dich dringe mit der Bitte, mir den Sinn der Aussage genauer zu erklären, merkst du nach einiger Überlegung, dass die Antwort auf diese Frage nicht so einfach ist, wie es auf den ersten Blick erscheint. … nach einiger Zeit des Nachdenkens machst du nun folgenden Vorschlag für das Konstatieren der Gleichzeitigkeit. Die Verbindungstrecke AB werde dem Geleise nach ausgemessen und in die Mitte M der Strecke 28

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Gruppenbild Berliner Physiker und Chemiker, 1920 (von links vordere Reihe: Hertha Sponer, Albert Einstein, Ingrid Franck, James Franck, Lise Meitner, Fritz Haber, Otto Hahn; dahinter: Walter Grotrian, Wilhelm Westphal, Otto von ­Baeyer, Peter Pringsheim und Gustav Hertz)

ein Beobachter gestellt, der mit einer Einrichtung versehen ist, (etwa zwei um 90° gegeneinander geneigte Spiegel), die ihm eine gleichzeitige optische Fixierung der beiden Orte A und B erlaubt. Nimmt er die beiden Blitzeinschläge gleichzeitig wahr, so sind sie gleichzeitig. … Sind zwei Ereignisse (z. B. die beiden Blitzeinschläge A und B), welche in bezug auf den Bahndamm gleichzeitig sind, auch in bezug auf den Zug gleichzeitig?«21 Die Antwort ist nein, denn der Beobachter im Zug eilt dem ­Signal, das ihm vom Einschlag in A kündet, entgegen, während er vor dem Signal aus B flieht. Mit dem Sturz der absoluten Gleichzeitigkeit stürzen die absolute Zeit und auch der absolute Raum Newtons. Wird nun alles relativ, macht Messen überhaupt noch Sinn? Doch Einsteins Kritik an Raum und Zeit ist nicht destruktiv. Er liefert auch die Gesetze, nach denen man Messergebnisse eines Beobachters in die eines relativ zu ihm bewegten Beobachters umrechnen kann.

21 Albert Einstein, Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie – gemeinverständlich, Braunschweig, 1917, S. 21 ff.

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22 Albert Einstein, Die Naturwissenschaften 1 (1913) 1077−79.

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Es ergeben sich die Lorentztransformationen, mit denen Hendrik Antoon Lorentz das negative Ergebnis der Ätherdriftversuche im Rahmen der alten Physik verstehen wollte. Relativ werden Raum, Zeit, Masse und Energie. Es sind künftig zu unterscheiden: Werte, die ein bewegter Beobachter misst, und die entsprechenden Werte, die ein relativ zum beobachteten Objekt ruhender Beobachter misst, die mit Eigenlänge, Eigenzeit, Ruhemasse und Ruheenergie bezeichnet werden. Dies sind Effekte, die 1905 nur Erstaunen und Ablehnung hervorrufen können, denn sie entsprechen in krasser Weise der Anschauung und sind nur bei hohen Geschwindigkeiten der Messung zugänglich. In der Elementarteilchenphysik gehören sie heute zum alltäglichen Ingenieurwissen. Teilchen in Beschleunigern sind aufgrund des Massenzuwachses schwerer abzulenken, als die alte Physik voraussagt. Instabile Teilchen zerfallen in Ruhe schneller als bewegte. Auf diese Weise tragen die Mesonen der Höhenstrahlung zur Strahlenbelastung am Erdboden bei. Nach der alten Physik müssten sie schon in der hohen Atmosphäre zerfallen. Trotzdem ist die Quintessenz dieser Theorie nicht, dass alles relativ ist. Man könnte sie auch Absolutheitstheorie nennen, denn sie macht klare Aussagen darüber, was Absolutheit beim Wechsel von Inertialsystemen beanspruchen kann. Absolut, das heißt in jedem Inertialsystem in gleicher Form gültig, sind die Maxwellgleichungen, die der neuen Kinematik unterworfenen Newtonschen Axiome und die Lichtgeschwindigkeit, die nun die Rolle einer universellen Grenzgeschwindigkeit spielt. Absolut gilt auch der Satz von der gemeinsamen Erhaltung von Masse und Energie. Masse und Energie sind prinzipiell nicht unterscheidbar und ineinander umwandelbar. Wie würde die Fachwelt auf diese kühnen Gedanken reagieren? Erstaunlicherweise ist es Max Planck, der ja so lange den Lichtquanten kritisch gegenüberstand, der sich sofort für die spezielle Relativitätstheorie interessiert, mit Einstein Kontakt aufnimmt und in Berlin in seinem Seminar die neue Theorie zum Thema macht. Als Planck seinen 55. Geburtstag feiert, würdigt Einstein dessen Verdienste und schreibt zu diesem Anlass: »Ein drittes Gebiet auf dem sich Max Planck große Verdienste erworben hat, ist das der Relativitätstheorie. Der Entschiedenheit und Wärme, mit der er für diese Theorie eingetreten ist, ist wohl zum großen Teil die Beachtung zuzuschreiben, die diese Theorie bei den Fachgenossen so schnell gefunden hat.«22

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Albert Einstein (Leseprobe)  
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Der Physiker und Nobelpreisträger Albert Einstein (1879–1955) gilt als Genie. Er revolutionierte das physikalische Weltbild. Seine Relativit...

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