Considerato il più importante fisico del XX secolo e in generale uno dei più grandi ed influenti scienziati della storia, è conosciuto al grande pubblico per la formula dell'equivalenza massa-energia, E=mc²Einstein non sostenne tuttavia l'uso del concetto di massa relativistica, oggi considerato obsoleto, preferendo definire l'equivalenza massa-energia rispetto alla massa a riposo: E0 = m0 c2. Si vedano le voci Massa invariante e Massa relativistica., definita "l'equazione più famosa al mondo", per la relatività ristretta (1905), la relatività generale (1916) e molti altri suoi lavori, che ebbero una forte influenza anche sulla filosofia della scienza. Nel 1921 ricevette il premio Nobel per la fisica «per i contributi alla fisica teorica, in particolare per la scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico». La teoria della relatività, insieme alla meccanica quantistica, è ancor oggi uno dei pilastri della fisica moderna.
Nato a Ulma nel 1879 da una benestante famiglia ebraica, si trasferì con essa in Svizzera nel 1895, rinunciando alla cittadinanza tedesca l'anno successivo. Sempre nel 1896 conseguì il diploma superiore e nell'ottobre dello stesso anno fu ammesso al corso di matematica e fisica del Politecnico di Zurigo, da cui si laureò nel 1900. Dopo essere stato apolide per più di cinque anni, nel 1901 assunse la cittadinanza svizzera, che mantenne per il resto della sua vita. Nel 1914 fu eletto all'Accademia Reale Prussiana delle Scienze e nominato professore di fisica teorica, nonché direttore dell'Istituto di Fisica dell'Università Humboldt di Berlino, dove rimase fino al 1933.
Nel 1905, ricordato come suo annus mirabilis, all'età di 26 anni Einstein pubblicò quattro articoli, nei quali sono trattati l'effetto fotoelettrico, il moto browniano, si introduce la relatività speciale e, a condizione che essa sia corretta, è dimostrata l'equivalenza massa-energia. Einstein nel 1909 identificò per primo il dualismo onda-particella, che caratterizzerà tutto il successivo sviluppo della meccanica quantistica. Nel 1916 pubblicò un primo articolo sulla relatività generale, contenente la sua teoria della gravitazione; in questo articolo previde, tra l'altro, l'esistenza delle onde gravitazionali, osservate per la prima volta esattamente un secolo dopo. Nel 1917 applicò la teoria della relatività generale alla struttura dell'universo e teorizzò i fenomeni di emissione spontanea e stimolata, la quale è il presupposto teorico per i dispositivi laser e maser. Nel 1924 estese agli atomi i risultati della statistica quantistica introdotta nel 1920 da Satyendra Nath Bose per i fotoni, formulando la cosiddetta statistica di Bose-Einstein.
Nel 1933, mentre Einstein era in visita negli Stati Uniti d'America, Adolf Hitler salì al potere. A causa delle sue origini ebraiche, Einstein non fece più ritorno in Germania, stabilendosi negli Stati Uniti e diventando cittadino statunitense nel 1940. Alla vigilia della seconda guerra mondiale, inviò una lettera al presidente Franklin Delano Roosevelt, nella quale lo avvisava del possibile sviluppo da parte della Germania di "bombe di un nuovo tipo estremamente potenti" e suggeriva agli Stati Uniti di cominciare a lavorare su ricerche di questo tipo.
Nel 1935 introdusse con Boris Podolsky e Nathan Rosen il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen sull'entanglement quantistico, che ha aperto un filone di ricerca sull'interpretazione della meccanica quantistica e sulle sue applicazioni; negli ultimi anni di vita, tentò invano di unificare la gravità e l'elettromagnetismo, forze fondamentali descritte dalle due teorie ch'egli considerava esemplari, e si oppose all'impostazione probabilistica della teoria quantistica, sostenendo che «Dio non gioca ai dadi».
La rivista Time lo ha nominato uomo del secolo ("person of the century") nel dicembre 1999, dedicandogli l'ultima copertina del XX secolo, e i suoi traguardi intellettuali e la sua originalità hanno reso il termine "Einstein" sinonimo di "genio". Eugene Wigner scrisse di lui:
Biografia
Famiglia, gioventù e studi superiori
Albert Einstein nacque a Ulma, nell'allora regno di Württemberg, il 14 marzo del 1879 da una benestante famiglia ebraica, figlio di Hermann Einstein, proprietario di una piccola azienda che produceva macchinari elettrici in corrente continua, e di Pauline Koch. Frequentò una scuola elementare cattolica e, su insistenza della madre, a 5 anni gli furono impartite lezioni di violino: lo strumento non gli piacque a quell'età, ma a 13 anni, dopo aver scoperto le sonate per violino di Mozart, riprenderà a impararlo da autodidatta, e la musica assumerà un ruolo fondamentale nella sua vita.
I suoi genitori temevano che soffrisse di un disturbo dell'apprendimento, poiché imparò molto lentamente a parlare. All'età di cinque anni il padre gli mostrò una bussola tascabile, ed Einstein si rese conto che qualcosa agiva sull'ago, spostandolo in direzione del nord; l'esperienza accese la sua passione per l'elettromagnetismo, e l'avrebbe descritta in seguito come una delle più rivelatrici della sua vita.
La supposizionedi Emilio Segrè. Vedi approfondimento a lato. che il suo profitto in matematica fosse scarso è notoriamente sbagliata, basata anche sul fatto che nel sistema scolastico svizzero le votazioni adottano una scala da 1 a 6. Nell'agosto del 1886 la madre riferì a un'amica l'ottimo profitto scolastico del figlio: «Ieri Albert ha ricevuto la pagella, è nuovamente il primo della classe».Pauline Einstein, lettera a Jette Koch, 1º agosto 1886. Riportata su Sottile è il signore... La scienza e la vita di Albert Einstein di Abraham Pais, p. 53 All'età di dieci anni iniziò a frequentare il Luitpold-Gymnasium di Monaco di Baviera, ma si rivelò ben presto insofferente al rigido ambiente scolastico tedesco, pur riportando buoni voti in matematica e in latino,Ph. Hausel München Merkur, 14 marzo 1979. Riportata su Sottile è il signore... La scienza e la vita di Albert Einstein di Abraham Pais, p54 e abbandonò il ginnasio a seguito del trasferimento della famiglia in Italia.
Einstein cominciò a studiare matematica insieme a Max Talmud, un amico di famiglia che gli procurò testi scientifici, come gli Elementi di Euclide, e filosofici, come la Critica della ragion pura di Kant. Suo zio Jakob inoltre lo metteva spesso alla prova con problemi matematici, che risolveva brillantemente « [...] provando un profondo senso di felicità»: i suoi progressi in matematica furono così rapidi che scoprì una nuova dimostrazione del teorema di Pitagora prima di compiere 13 anni, e a 14 anni aveva padroneggiato il calcolo integrale e differenziale.
A causa di dissesti economiciNel 1894 gli Einstein avevano fondato, con un socio italiano, le Officine Elettrotecniche Nazionali Einstein-Garrone a Pavia, fallite nel 1896., la famiglia Einstein dovette trasferirsi di frequente: dapprima a Monaco di Baviera, poi nel 1895 a Pavia, a Palazzo Cornazzani,In via Ugo Foscolo 11, una targa sulla facciata del palazzo ricorda la residenza degli Einstein dal 1895 al 1896. dove aveva abitato Ugo Foscolo e dove Albert scrisse il suo primo articolo scientifico, e quindi a Milano.In via Bigli 21, una targa sulla facciata della casa ricorda la residenza degli Einstein dal 1894 al 1900. Il padre Hermann, che aveva una fabbrica di prodotti elettrotecnici in via Lecchi 160, è sepolto al Cimitero Monumentale di Milano.
Studi universitari e impiego all'ufficio brevetti
Il fallimento all'esame d'ingresso al Politecnico di Zurigo (poi ETH, Eidgenössische Technische Hochschule) nel 1895, tentato nonostante non avesse l'età minima richiesta, in quanto autorizzato con un permesso speciale da parte del rettore Albin Herzog, e non superato per un'insufficienza nel test di francese, segnò una battuta d'arresto. Per concludere gli studi superiori Einstein fu mandato dalla famiglia ad Aarau, dove riuscì a conseguire il diploma nel 1896, anno in cui rinunciò alla cittadinanza tedesca col permesso del padre, per evitare il reclutamento nell'esercito. Nell'ottobre dello stesso anno ritentò l'esame di ammissione al politecnico, superandolo. Durante il primo anno degli studi universitari, nel 1896, conobbe Mileva Marić, sua compagna di studi e unica donna ammessa a frequentare quel politecnico, di cui s'innamorò.Tesla Memorial Society of New York Teslasociety.com
Einstein concluse gli studi al Politecnico di Zurigo nel luglio del 1900, superando gli esami finali con la votazione di 4,9/6 e classificandosi quarto su cinque promossi. Egli fu l'unico dei laureati a non ottenere un posto come assistente, ma un diploma per l'insegnamento superiore. Nel 1901 fu naturalizzato svizzero, e dal 1902 al 1909 fu impiegato all'Istituto federale della proprietà intellettuale di Berna. Insieme ad alcuni amici fondò nella stessa città un gruppo di discussione chiamato "Accademia Olimpia", in cui si discuteva di scienza e filosofia.
Prime nozze e figli
Nel gennaio 1902 Mileva Marić ebbe una figlia illegittima, Lieserl, accudita dai nonni materni, che morì anni dopo, presumibilmente di scarlattina. La sua nascita compromise gli studi di Mileva, che decise di sacrificarsi per la famiglia e la carriera accademica di Albert. Nel 1903 Albert e Mileva si sposarono civilmente in municipio. A Berna, in Kramgasse 49, si trova la casa dove lo scienziato abitò con la moglie Mileva dal 1903 al 1905, nel periodo in cui elaborò la teoria della relatività ristretta. Mileva avrebbe dato alla luce altri due figli: Hans Albert, che sarebbe diventato ingegnere, e Eduard, con ottime capacità nella musica e negli studi e laureato in medicina, che fu poi travolto dalla malattia mentale e trascorse gran parte della sua vita tra la casa materna di Zurigo e l'ospedale psichiatrico Burghölzli.
1905: annus mirabilis e la relatività ristretta
Il 1905 fu un anno di svolta nella vita di Einstein e nella storia della fisica.
L'articolo sulla relatività ristretta fu inizialmente ignorato. Il nome di "teoria della relatività" venne coniato da Max Planck nel 1906; Einstein avrebbe preferito "teoria degli invarianti". La relatività ristretta venne dapprima interpretata come una teoria subordinata a quella dell'elettrone di Lorentz, che prevedeva una massa dell'elettrone dipendente dalla sua velocità; difatti, la teoria dell'elettrone rimase nota fino alla fine degli anni venti del XX secolo come "teoria di Lorentz-Einstein".
Tra i primi sostenitori della relatività ristretta vi fu Max Planck, allora già ben noto nella comunità scientifica, che diede anche contributi tecnici allo sviluppo della teoria. Un secondo sostenitore fu Hermann Minkowski, che nel 1907 formulò la versione tetra-dimensionale della relatività, introducendo lo spaziotempo di Minkowski. Sempre nel 1907, a un convegno tenutosi a Cracovia, il fisico polacco August Witkowski parlò a Max Born, allora neolaureato all'Università di Gottinga, dell'articolo di Einstein. Born comprese il significato profondamente innovativo del lavoro di Einstein, e s'impegnò nella diffusione della teoria della relatività. Altri precoci sostenitori della relatività ristretta furono Max von Laue e Paul Ehrenfest.
Iniziò così la progressiva diffusione della relatività ristretta, soprattutto nella comunità dei fisici tedeschi. Entro il 1910 la relatività ristretta aveva guadagnato ampi consensi ed era accettata, almeno in Germania, dalla maggioranza dei fisici teorici. Il pubblico e molti intellettuali, inclusi i filosofi, vennero a conoscenza della relatività ristretta soprattutto dopo la fine della prima guerra mondiale, a seguito della spedizione scientifica di Arthur Eddington del 1919, che fornì nel 1920 le prime prove della correttezza della relatività generale.