アルベルト・アインシュタイン(Albert Einstein 、1879年3月14日 - 1955年4月18日)は、ドイツ生まれのユダヤ人理論物理学者。
特殊相対性理論及び一般相対性理論、相対性宇宙論、ブラウン運動の起源を説明する揺動散逸定理、光量子仮説による光の粒子と波動の二重性、アインシュタインの固体比熱理論、零点エネルギー、半古典型のシュレディンガー方程式、ボーズ=アインシュタイン凝縮などを提唱した業績により、20世紀最大の物理学者とも、現代物理学の父とも呼ばれる。特に彼の特殊相対性理論と一般相対性理論が有名だが、光量子仮説に基づく光電効果の理論的解明によって1921年のノーベル物理学賞を受賞した。
音楽学者でモーツァルト研究者のアルフレート・アインシュタインは従弟とされる場合があるが、異説もある。数多くの業績のほか、特異な風貌とユーモアあふれる言動によって、専門分野を超え世界中に広くその存在が認知されており、しばしば天才の代名詞として引き合いに出される。1999年、アメリカのニュース週刊誌『TIME』は、アルベルトを『パーソン・オブ・ザ・センチュリー』(20世紀の人)に選出した。
[編集] 表記
日本語における表記には、以下のようなものがある(表記のゆれの部分を太字で表す)。
- 「アルベルト・アインシュタイン」(ドイツ語の日本語表記の慣例由来)
- 「アルバート・アインシュタイン」(現代ドイツ語の発音由来)
- 「アルバート・アインスタイン[1]」(英語の発音由来)
1905年に特殊相対性理論を発表。20世紀に於ける物理学史上の2大革命として量子力学及び相対性理論が挙げられるが、以前から論理的に展開されていた相対性原理(アンリ・ポアンカレ、ジョゼフ・ラーモア、ヘンドリック・ローレンツなど)をもとに、ニュートン力学とマクスウェルの方程式を基礎とする物理学の体系を根本から再構成した。特殊相対性理論では、質量、長さ、同時性といった概念は、観測者のいる慣性系によって異なる相対的なものであり、唯一不変なものは光速度cのみであるとした。
特殊相対性理論は重力場のない状態での慣性系を取り扱った理論であるが、1915年-1916年には、加速度運動と重力を取り込んだ一般相対性理論を発表した。一般相対性理論では重力場による時空の歪みをリーマン幾何学を用いて記述している。
さらに後半生の30年近くを重力と電磁気力を統合する統一場理論を構築しようと心血を注いだが、死により未完に終わっている。
一般相対性理論の解として、宇宙は膨張または収縮をしているという結論が得られる。アインシュタインは重力による影響を相殺するような宇宙項Λを場の方程式に導入することで、静的な宇宙が得られるようにした。しかし、エドウィン・ハッブルによって、宇宙の膨張が発見されたため、アインシュタインは宇宙項を撤回した。後に宇宙項の導入を「生涯最大の失敗」と述べている。しかし、宇宙望遠鏡による超新星の赤方偏移の観測結果などから、宇宙の膨張が加速しているという結論が得られており、この加速の要因として、宇宙項の存在が再び注目されている。
光量子仮説によって光電効果の理論的な説明付けを行うなど、初期量子論の確立に多大な貢献をした。しかし、量子が確率論的に振舞うとする量子力学自体については、アインシュタインは、「神はサイコロを振らない」(1926年12月にマックス・ボルンへの手紙にある記述、"Der Alte würfelt nicht.")[2]と懐疑的な立場をとった。アインシュタインの提示した反論の一つがアインシュタイン=ポドルスキー=ローゼンのパラドックスである。量子力学の矛盾点として提示されたものであったが、後に「量子テレポーテーション」として確認され、量子通信などの新たな技術の基礎として注目されている。
その他、ブラウン運動の理論の構築、固体における比熱の理論である「アインシュタインモデル」の提唱、ボース=アインシュタイン凝縮の予言など、物理学の全領域にわたり多大な業績をあげている。
1879年3月14日、ドイツのウルム市にて、父親ヘルマン・アインシュタイン (Hermann Einstein) と母親パウリーネ・コッホ (Pauline Koch)との間に長男として生まれる。1880年から1894年の間、ミュンヘンに居住した。
アインシュタインは、5歳頃まであまり言葉を話さなかったと伝えられる。そのことで、単なる記号処理的な頭脳の働きでなく、全体を把握する能力を養ったという意見もある。5歳のときに父親からもらった方位磁石が、自然界の仕組みに対する興味をもたらすきっかけとなった。また、6歳頃にはヴァイオリンを習い始めた。
ミュンヘンにあるカトリック系の公立学校へ通うものの、学校の校風になじむ事は出来なかった。卒業後はミュンヘンのルイトポルト・ギムナジウム (Luitpold Gymnasium) に入学。しかし、やはり軍国主義的で重苦しい学校の校風になじめなかった。
幼少の頃は、言葉を理解したり話したりするのがあまり得意でなかった。頭の中で文章を組み立ててから喋っていたので、受け答えに時間がかかった。現代では、アインシュタインは読字障害であったと言われることもある。一方で数学に関しては突出した才能を示し、9歳の時にピタゴラスの定理の存在を知り、その定理の美しい証明を寝る間も惜しんで考え、そして自力で定理を証明した。12歳のときユークリッド幾何学の本をもらい独習。微分学と積分学も、この当時に独学で習得したといわれている。
1894年、父親が事業に失敗したために一家はイタリアのミラノに引っ越すが、ギムナジウムを卒業する必要からアインシュタインはミュンヘンに残される事になる。しかし軍国主義的な教育を嫌い、結局学校を中退し一家を追ってイタリアへやってきた。
1895年、スイスのチューリッヒ連邦工科大学を受験するも失敗。しかしアーラウのギムナジウム (Alte Kantonsschule Aarau) に通う事を条件に、来年度の入学資格を得られる事になった。アーラウの学校の校風はある程度自由が保障されており、さらにこの学校は視覚教育に力を入れていた。言語に障害があったアインシュタインに、この視覚教育はよく合っていた。そして、昔培った視覚能力をそのアーラウでさらに高めた。それがのちの研究者としての人生に大きく関わることになる。なお、この頃には兵役義務を逃れるためにドイツ国籍を放棄している。これにより、以後スイス国籍を取得するまで無国籍となった。
1896年、ギムナジウムを卒業。チューリッヒ連邦工科大学への入学を許可される。大学では自由な気風と数人の学友、そしてミレーバ・マリッチ (Mileva Marić) という女学生と出会う。チューリッヒ連邦工科大学は女性に門戸を開いていた当時の数少ない大学のひとつであった。アインシュタインは大学の講義にはあまり出席せず、自分の興味ある分野だけに熱中し、物理の実験は最低の「1」、電気技術では優秀な「6」の成績をとっている。大学時代は、化学の実験中に爆発事故を起こし、学校をパニックに陥れてしまったこともあった。
1900年、チューリッヒ連邦工科大学を卒業したが、大学の物理学部長ハインリヒ・ウェーバー (Heinrich Friedrich Weber)と不仲であったために、大学の助手になれなかった。保険外交員、臨時の代理教員や家庭教師のアルバイトで収入を得ていた。
1901年、スイス国籍を取得。スイスもまた兵役義務を課していたが、アインシュタインは扁平足・静脈瘤等の診断からこれを免除される(偏平足は行軍等に支障をきたすとされる)。
1902年、友人のマルセル・グロスマンの父親の口利きでベルンの、スイス特許庁に3級技術専門職(審査官)として就職した。年俸は3,500スイス・フランであった。ここで特許申請書類の中のさまざまな発明理論や数式を知る機会を得る。この頃、モーリス・ソロヴィーヌ (Maurice Solovine)、コンラット・ハビヒト (Conrad Habicht) らと「アカデミー・オリンピア (Akademie Olympia)」を設立した。その他、父親ヘルマンが死去。
1903年1月6日にミレーバと結婚。翌年には長男ハンスを授かる。