Amazon.com Widgets

  ספרים חדשים - אתר טקסט    ⚞  שנת 2005  ⚟

 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | 2014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008 | 2007 | 2006 | שנת 2005 | 

|  אוגוסט 2019 |  יולי 2019 |  יוני 2019 |  מאי 2019 |  אפריל 2019 |  מרץ 2019 |  פברואר 2019 |  ינואר 2019  |  דצמבר 2018 |  נובמבר 2018  |  אוקטובר 2018 |  ספטמבר 2018 |

» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» פרויקט נחום גוטמן
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בנובמבר 2005
» ספרים באוקטובר 2005
» ספרים בספטמבר 2005
» ספרים באוגוסט 2005
» ספרים ביולי 2005
» ספרים ביוני 2005

גודל אות רגילגודל אות גדול יותרגודל אות גדול מאוד

| כולם | ספרים בחודשים |
| אודות טקסט | יצירת קשר |
פרטיות בטקסט

ספרים חדשים בפורמט RSS


» טקסט  » מדעי אדם וטבע  » ספרים חדשים באוגוסט 2005       חזור

היקום של איינשטיין - פריצת דרך בתפיסת הזמן והמרחב
מאת: מיצ'יו קאקו
Einstein's Cosmos: How Albert Einstein's Vision Transformed Our Understanding of Space and Time - Michio Kaku

ההוצאה:

אריה ניר

היקום של איינשטיין הוא ביוגרפיה מדעית חדשנית ומבט ייחודי ורענן על התיאוריות של איינשטיין, על חייו, על דרכי חשיבתו ועל הגורמים אשר השפיעו על עבודתו המדעית. "לראשונה אתם מתבקשים לשבת בנוחות ולהתענג על תגליותיו של המוח היצירתי ביותר של המאה העשרים..." שיבחה הביקורת, "הספר סוחף את הקורא למסע רענן וחזותי מאוד אל המורשת המדהימה של איינשטיין..."

גאון, פרופסור מפוזר, אבי תורת היחסות, סמל של נעורים נצחיים וחוצפה נועזת - זו דמותו המיתולוגית של אלברט איינשטיין שמלהיבה את דמיוננו. עבודתו ממשיכה להניב תחומים חדשים של מחקר מדעי, טכנולוגיות מתקדמות וכמה וכמה פרסי נובל.

היקום של איינשטיין - פריצת דרך בתפיסת הזמן והמרחב
שתפו אותי

לתגליותיו של איינשטיין יש השלכות תיאורטיות נרחבות ומורכבות, ואולם המדען הדגול עצמו חשב במונחים של דימויים ציוריים ומוחשיים - רכבות דוהרות, מעליות נופלות, טילים ממריאים ושעונים מתקתקים.

מיצ'יו קאקו, אחד המדענים הבולטים והמוערכים של ימינו, הוא פרופסור לפיזיקה תיאורטית בסיטי יוניברסיטי קולג' של ניו-יורק ובסיטי קולג' של ניו-יורק. הוא מחברם של ספרי מדע פופולרי ושל ספרי לימוד הנלמדים באוניברסיטאות רבות בעולם. תוכנית הרדיו השבועית שלו "תגליות" משודרת בתחנות רבות ברחבי ארצות הברית.

"הודות למיצ'יו קאקו אינך חייב להיות איינשטיין כדי להבין את איינשטיין. הוא מפליא לשלב את סיפור חייו של איינשטיין עם המדע, כפי שאיינשטיין עצמו שילב את הזמן והמרחב," כתב המדען והסופר ד"ר קן קרוסוול.

באדיבות הוצאת אריה ניר אנו מביאים לפניכם את המבוא
ושני הפרקים הראשונים מתוך הספר "היקום של איינשטיין"

מבוא
מבט חדש על מורשתו של אלברט איינשטיין

גאון. פרופסור מפוזר. אבי תורת היחסות. דמותו המיתולוגית של אלברט איינשטיין - שערו מתבדר ברוח, נועל נעליים בלי גרביים, לובש אימונית גדולה ממידתו, נושף במקטרתו, מתעלם מסביבתו - חקוקה במוחותינו לנצח. "כאליל פופ ברמה של אלוויס פרסלי ומרילין מונרו, הוא נשקף במבט חידתי מעל גלויות, מעל שערים של כתבי עת, מודפס על חולצות טריקו ועל כרזות גדולות מהחיים. סוכן מבוורלי הילס משווק את דמותו לפרסומות טלוויזיה. הוא עצמו היה דוחה כל אחד מסממני התהילה האלה," כותב הביוגרף דֶניס בריאן.

איינשטיין הוא מגדולי המדענים בכל הזמנים, דמות נישאה העומדת בשורה אחת עם אייזק ניוטון בזכות תרומתה למדע. אין זה מפתיע שהשבועון טיים בחר בו לאיש המאה. היסטוריונים רבים מיקמו אותו בין מאה האנשים המשפיעים ביותר באלף השנים האחרונות.

לאור המקום השמור לו בהיסטוריה, יש כמה סיבות לניסיון לבחון מחדש את חייו במבט רענן ושונה. ראשית, התיאוריות שלו כל-כך עמוקות עד כי תחזיות שחזה לפני עשרות שנים עדיין שולטות בכותרות, ולכן חיוני שננסה להבין את שורשי התיאוריות האלה. בשעה שדור חדש של מכשירים שאיש לא העלה אותם על דעתו בשנות העשרים של המאה העשרים (כגון לוויינים, קרני לייזר, מחשבי-על, נָנוֹ-טכנולוגיה, גלאים של גלי כבידה) בודק את האזורים החיצוניים של היקום ואת החלקים הפנימיים של האטום, תחזיותיו של איינשטיין מאפשרות למדענים אחרים לזכות בפרסי נובל.

אפילו הפירורים משולחנו של איינשטיין פותחים אופקים חדשים למדענים. פרס נובל לשנת 1993, לדוגמה, הוענק לשני פיזיקאים, שבעקיפין איששו את קיומם של גלי כבידה, כפי שחזה איינשטיין בשנת 1916, על סמך ניתוח תנועתם בשמים של כוכבי נייטרונים כפולים. בשנת 2001 הוענק פרס נובל לשלושה פיזיקאים שאיששו את קיומו של העיבוי (condensates) בוז-איינשטיין, מצב חדש של חומר המתקיים בקרבת האפס המוחלט, שאותו חזו בוז ואיינשטיין ב-1924.

תחזיות אחרות של איינשטיין זוכות גם הן לאימות עכשיו. חורים שחורים, שנחשבו בעבר להיבט מוזר של התיאוריה של איינשטיין, זוהו בעזרת טלסקופ החלל של הַאבֶּל והרדיו-טלסקופ הגדול (VLART). טבעות איינשטיין ועדשות איינשטיין לא זו בלבד שאומתו, אלא שהן מהוות כלים חשובים שבהם משתמשים האסטרונומים למדידת עצמים בלתי נראים בחלל החיצון.

אפילו ה"שגיאות" של איינשטיין זוכות להכרה כתרומות חשובות לידע שלנו בכל הנוגע ליקום. בשנת 2001 מצאו אסטרונומים ראיה משכנעת לכך ש"הקבוע הקוסמולוגי", שנחשב לטעות הגדולה ביותר של איינשטיין, בעצם מכיל את הריכוז הגדול ביותר של אנרגיה שקיים ביקום, והוא שיקבע את גורלו הסופי של היקום עצמו. לכן, מבחינה ניסויית, יש כיום "תחייה" של מורשת איינשטיין כשעוד ועוד ראיות מאששות את תחזיותיו.

שנית, הפיזיקאים מעריכים מחדש את מורשתו של איינשטיין ובמיוחד את תהליך החשיבה שלו. בשעה שביוגרפים מודרניים בוחנים בזכוכית מגדלת את חייו הפרטיים ומחפשים רמזים למקורותיהן של התיאוריות שלו, נעשים הפיזיקאים מודעים במידה הולכת וגוברת לכך שהתיאוריות של איינשטיין אינן מבוססות על מתמטיקה מסתורית (או על חיי האהבה שלו!) אלא על תמונות פיזיות פשוטות ואלגנטיות. איינשטיין אמר לעיתים קרובות שאם תיאוריה חדשה אינה מבוססת על תמונה פיזית פשוטה למדי, שילד יכול להבינה, היא כנראה חסרת ערך.

משום כך, בספר הזה, הופכות התמונות האלה, פרי דמיונו המדעי של איינשטיין, לעיקרון ארגוני רשמי שסביבו מתוארים תהליך החשיבה שלו והישגיו הגדולים ביותר.

בחלק א' מובאת התמונה שאיינשטיין חשב עליה לראשונה כשהיה בן שש-עשרה: איך הייתה נראית קרן אור אילו היה אפשר להתחרות בה. תמונה זו, בשעתה, הושפעה כנראה מספר ילדים שקרא. על-ידי כך שהמחיש לעצמו מה היה קורה אילו הצליח להתחרות בקרן אור, בודד איינשטיין את הסתירה העיקרית בין שתי התיאוריות החשובות של אותו זמן, תורת הכוח של ניוטון ותיאוריית השדה והאור של מקסוול. בתהליך בירור הפרדוקס הזה, הוא ידע כי אחת משתי התיאוריות החשובות האלה - זו של ניוטון, כפי שהתברר - חייבת ליפול. במובן מסוים, כל היחסות הפרטית (שבסופו של דבר תפענח את סודם של הכוכבים ושל האנרגיה הגרעינית) כלולה בתמונה הזו.

בחלק ב' מוצגת לפנינו תמונה אחרת: איינשטיין דמיין כוכבי לכת כגולות המתגלגלות סביב משטח מעוגל שהשמש במרכזו, כהמחשה לרעיון שהכבידה נובעת מעיקום המרחב והזמן. על-ידי החלפת ה"כוחות" של ניוטון בעיקום משטח חלק, יצר איינשטיין תמונה מהפכנית וחדשה לגמרי של הכבידה. במסגרת החדשה הזאת היו ה"כוחות" של ניוטון אשליה שנוצרה מעיקום המרחב עצמו. תוצאותיה של התמונה הפשוטה הזאת העניקו לנו בסופו של דבר את החורים השחורים, את המפץ הגדול ואת גורלו הסופי של היקום עצמו.

בחלק ג' אין תמונה - חלק זה עוסק בכישלון למצוא דימוי שינחה את "תיאוריית השדה המאוחד", תיאוריה שהייתה מאפשרת לאיינשטיין לנסח את ההישג החשוב ביותר של אלפיים שנות בדיקה של חוקי החומר והאנרגיה. האינטואיציה של איינשטיין החלה להתערער, היות שבזמנו לא ידעו כמעט דבר על הכוחות השולטים בגרעין ובחלקיקים התת-אטומיים.

תיאוריית השדה המאוחד, שהייתה בלתי גמורה, והמחקר בן שלושים השנה שנועד לגלות "תיאוריה אחת לכול" היו ללא ספק כישלון - אף-על-פי שהדבר התברר רק לאחרונה. בני דורו ראו זאת כמרדף חסר טעם. הפיזיקאי והביוגרף של איינשטיין, אברהם פאיס, התלונן כי "בשלושים השנים הנותרות של חייו הוא נשאר פעיל במחקר, אבל תהילתו לא הייתה פוחתת, ואולי אפילו גדֵלה, אילו עסק בדיג במקום זה". במילים אחרות, אילו נטש את הפיזיקה בשנת 1925 ולא בשנת 1955 היה משאיר אחריו מורשת מפוארת.

בעשור האחרון, לעומת זה, עם הופעתה של תיאוריה חדשה שנקראת "התיאוריה של מיתר-העל" או "תיאוריית M", החלו המדענים להעריך מחדש את עבודתו המאוחרת של איינשטיין ואת מורשתו, כשהמחקר על תיאוריית השדה המאוחד כבש מקום מרכזי בעולם הפיזיקה. המרוץ אחר תיאוריה אחת לכול הפך למטרה האולטימטיבית של דור שלם של מדענים צעירים ושאפתניים. האחדות, שפעם נחשבה למקום מנוחתן האחרון של קריירות של פיזיקאים מזדקנים, היא עכשיו הנושא השליט בפיזיקה התיאורטית.

בספר זה אני מקווה להביא מבט חדש ורענן על עבודתו החלוצית של איינשטיין, ואולי אף תיאור מדויק של מורשתו הנמשכת, כפי שהיא נראית מנקודת המבט של תמונות פיזיות פשוטות. התובנות שלו, דאז, מקדמות את הדור העכשווי של הניסויים המהפכניים החדשים שמבוצעים בחלל החיצון ובמעבדות פיזיקה מתקדמות, והן מובילות את המחקר האינטנסיבי להגשמת חלומו הנחשק ביותר, "תיאוריה אחת לכול". גישה כזו לחייו ולעבודתו הייתה מוצאת חן בעיניו, לדעתי, יותר מכל גישה אחרת.

תודה

ברצוני להודות על העזרה שקיבלתי מעובדי הספרייה של אוניברסיטת פרינסטון, שבה נעשה חלק מן המחקר לספר הזה. בספרייה הזאת ישנם עותקים של כל כתבי היד והחומרים המקוריים של איינשטיין. ברצוני להודות גם לפרופסורים ו. פ. נאיר ודניאל גרינברגר מ"סיטי קולג'" בניו-יורק, על קריאת כתב היד ועל הערותיהם המועילות והביקורתיות. גם השיחות עם פרֶד ג'רום, שרכש את התיק עב הכרס של איינשטיין ב-FBI, היו מועילות. אני אסיר תודה גם לאדווין בַּרבֶּר על תמיכתו ועל עידודו, ולגֶ'ס כהן על ההערות והשינויים החשובים ששיפרו מאוד את כתב היד ועזרו למקד אותו. אני מודה גם לסטיוארט קריצ'בסקי, שייצג רבים מספריי על המדע בכל השנים האלה.

1
הפיזיקה לפני איינשטיין

עיתונאי אחד ביקש פעם מאלברט איינשטיין, הגאון המדעי הגדול ביותר מאז אייזק ניוטון, להסביר לו את נוסחת ההצלחה שלו. ההוגה הגדול חשב לרגע והשיב: "אם A הוא הצלחה, הייתי אומר שהנוסחה היא A=X+Y+Z, כש-X הוא עבודה ו-Y הוא משחק."
ומהו Z? שאל העיתונאי.
"שמירה על פה סגור," השיב.

מה שעורר את חיבתם של פיזיקאים, של מלכים ושל הציבור הרחב כלפי איינשטיין היו האנושיות, הנדיבות והשנינות שלו, גם כשנאבק למען שלום עולמי וגם כשחקר את תעלומות היקום.

אפילו ילדים היו מתקהלים כדי לראות את הפיזיקאי החשוב, הקשיש, מטייל ברחובות פרינסטון, והוא היה משיב להם חיבה בהזזת אוזניו לעומתם. איינשטיין אהב לפטפט עם ילד מסוים בן חמש, שהיה מתלווה אל ההוגה הגדול בטיוליו למכון למחקר מתקדם. יום אחד, בשעה שטיילו יחד, פתאום פרץ איינשטיין בצחוק. כשאמו של הילד שאלה את בנה על מה דיברו, ענה לה: "שאלתי את איינשטיין אם הוא הלך לשירותים היום." האם הייתה מבועתת, אבל אז אמר איינשטיין: "אני שמח שמישהו שואל אותי שאלה שאני יכול לענות עליה."

הפיזיקאי ג'רמי ברנסטין אמר פעם: "כל מי שהיה לו מגע אמיתי עם איינשטיין עמד על אצילותו האדירה של האיש. המשפט שחוזר שוב ושוב הוא, 'האנושיות שלו… האיכות הפשוטה והחביבה של אופיו.'"

איינשטיין, שהיה חביב באותה מידה לקבצנים, לילדים ולמלכים, היה גם נדיב כלפי קודמיו בפנתאון המכובד של המדע. אף-על-פי שהמדענים, כמו כל האנשים היצירתיים, מגלים לפעמים קנאה עזה כלפי יריביהם ועוסקים במריבות קטנוניות, עשה איינשטיין כל מאמץ לגלות את מקורותיהם של הרעיונות שהעלה, והגיע אחורה בזמן עד ענקי הפיזיקה, ובכללם אייזק ניוטון וג'יימס קלארק מקסוול, שתמונותיהם היו מוצגות בכל עת על שולחנו ועל קירות חדרו. למען האמת, עבודתו של ניוטון על המכניקה ועל כוח הכבידה, ועבודתו של מקסוול על האור היו עמודי התווך של המדע בתחילת המאה העשרים. כמעט כל הידע הפיזיקלי באותה תקופה היה טמון בהישגיהם של שני הפיזיקאים האלה.

קל לשכוח כי לפני תגליותיו של ניוטון לא הייתה כמעט כל הבנה לתנועת העצמים על כדור הארץ ובשמים, ורבים האמינו כי רוחות ושדים מרושעים הם שמתכננים את גורלנו. מעשי כשפים, גירוש שדים ואמונות טפלות היו נושאים לוויכוחים סוערים גם במרכזי הלימוד החשובים ביותר באירופה. המדע כפי שהוא מוכר לנו לא היה קיים.

הפילוסופים היוונים ובמיוחד התיאולוגים הנוצרים, כתבו כי העצמים נעים כיוון שהם פועלים מתוך תשוקות ורגשות בדומה לבני אדם. חסידיו של אריסטו סברו כי חפצים נעים מאיטים את תנועתם בסופו של דבר משום שהם "מתעייפים". חפצים נופלים ארצה כי הם "משתוקקים" להתאחד עם האדמה, כתבו.

האיש שלימים הכניס סדר לעולם הרוחות הכָאוֹטי הזה היה היפוכו של איינשטיין בכל הנוגע למזג ולאישיות. אם איינשטיין לא חסך מזמנו והזדרז תמיד לְרצות את העיתונות בהערות או בבדיחות קצרות, הרי שניוטון היה מתבודד ידוע לשמצה, בעל נטייה לפָּרָנוֹיָה. הוא חשד בזולת, והיו לו מלחמות ארוכות עם מדענים אחרים בשאלה מי מהם עדיף. שתקנותו הייתה לאגדה: כשהיה חבר בפרלמנט הבריטי בשנים 1690-1689, נרשם רק מקרה אחד שבו דיבר לפני הגוף המכובד, וזה קרה כשנשבה עליו רוח פרצים והוא ביקש מאחד הסדרנים לסגור את החלון. לדברי הביוגרף ריצ'ארד ס. וֶסטפוֹל, היה ניוטון "אדם מיוסר, אישיות חרדתית בצורה קיצונית, ותמיד על סף התמוטטות עצבים, לפחות בגיל העמידה".

אולם בכל הנוגע למדע, היו ניוטון ואיינשטיין ידענים גדולים, בעלי תכונות חשובות דומות. שניהם יכלו לעבוד שבועות וחודשים בריכוז מלא, באופן אובססיבי, עד למצב של תשישות גופנית והתמוטטות. לשניהם הייתה היכולת לראות בתמונה פשוטה את סודות היקום.

בשנת 1666, כשניוטון היה בן עשרים ושלוש, הוא גירש את הרוחות שרדפו את עולמו של אריסטו כשהציג מנגנונים חדשים המבוססים על כוחות. ניוטון ניסח שלושה חוקי תנועה, שבהם העצמים נעים כי דוחפים אותם או מושכים אותם כוחות שאפשר למדוד בדייקנות ולהביע אותם במשוואות פשוטות. במקום להעלות השערות בדבר רצונותיהם של חפצים נעים, הצליח ניוטון לחשב את מסלולו של כל חפץ, החל בעלים נושרים, וכלה בטילים ממריאים, בפגזי תותח ובעננים, על-ידי סכִימת כל הכוחות הפועלים עליהם.

זו לא הייתה שאלה אקדמית בלבד כיוון שהיא סייעה בהנחת הבסיס למהפכה התעשייתית, שבה כוחם של מנועי קיטור, המניעים אוניות וקטרים ענקיים, יצר אימפריות חדשות. עכשיו, לאחר שנוצרה האפשרות לחשב את המאמצים הפועלים על כל לבֵנה או קורה, אפשר היה לבנות בביטחון מלא גשרים, סכרים וגורדי שחקים. ניצחונה של תורת הכוחות של ניוטון היה כה גדול עד כי עוד בחייו הוא זכה, ובצדק, להערצה רבה, שעוררה את המשורר אלכסנדר פופ להריע לו:

הטבע וחוקיו היו שרויים בשחור
ויאמר אלוהים "יהי ניוטון!" ויהי אור.

ניוטון יישם את תורת הכוח שלו על היקום עצמו בכך שהמציא תיאוריה חדשה של כבידה. הוא אהב לספר כיצד חזר אל אחוזת המשפחה בווּלסתוֹרפּ שבמחוז לינקֶנשִיר, אחרי שאוניברסיטת קיימברידג' נאלצה לסגור את שעריה בגלל המגפה השחורה. יום אחד, כשראה תפוח נופל מעץ אל אדמת האחוזה, שאל את עצמו את השאלה הגורלית: אם תפוח נופל, האם גם הירח עשוי ליפול? האם יכול כוח הכבידה הפועל על תפוח המצוי על כדור הארץ להיות אותו הכוח המנחה את תנועתם של גרמי השמים? היה זה רעיון של כפירה כיוון שכוכבי הלכת היו אמורים להיות קבועים בספֵרות המצייתות לחוקים שמימיים מושלמים, בניגוד לחוקי החטא והגאולה השולטים בדרכיה המרושעות של האנושות.

בהבזק של תובנה הבין ניוטון שבאפשרותו לאחד את הפיזיקה הארצית והשמימית לתמונה אחת. הכוח שמשך את התפוח אל האדמה חייב להיות אותו הכוח שהגיע אל הירח וקבע את מהלכו. הוא גילה במקרה חזון חדש של כבידה. בדמיונו הוא ראה את עצמו יושב על ראש הר וזורק משם אבן. כשהחיש עוד ועוד את זריקת האבן, התברר לו שהוא יכול לזרוק אותה למרחקים הולכים וגדלים. אלא שאז הוא עשה את קפיצת הדרך הגורלית: מה יקרה אם נזרוק אבן במהירות כל-כך גדולה שלא תאפשר לה לחזור? הוא קלט שאבן, הנופלת ללא הרף בגלל כוח הכבידה, לא תגיע לכדור הארץ, אלא תמשיך ותסתובב סביבו, עד שבסופו של דבר תחזור אל הזורק ותפגע בעורפו.

בהשקפה החדשה הזאת, הוא החליף את האבן בירח, שנופל בהתמדה אבל אף פעם לא מגיע אל האדמה, כי, כמו האבן, נע גם הוא סביב כדור הארץ במסלול אליפטי. הירח לא היה מונח על ספֵרה שמימית, כפי שחשבה הכנסייה, אלא נמצא במצב של נפילה חופשית מתמדת, כמו אבן או תפוח, מונחֶה על-ידי כוח הכבידה. היה זה ההסבר הראשון לתנועה במערכת השמש.

כעבור שני עשורים, בשנת 1682, נדהמו תושבי לונדון ונסערו בגלל כוכב שביט זוהר שהאיר את שמי הלילה. ניוטון עקב בקפידה אחרי תנועת כוכב השביט בטלסקופ מראות (אחת מהמצאותיו) וגילה כי היא תואמת באופן מושלם את המשוואות שלו, אם מניחים שהכוכב נופל נפילה חופשית וכוח הכבידה פועל עליו. עם האסטרונום החובב אדמונד הָאלִי, הוא הצליח לחזות בדייקנות מתי יחזור כוכב השביט (שנקרא אחר-כך על שמו של האלי), וזו הייתה התחזית הראשונה שנעשתה על תנועת כוכבי השביט. חוקי הכבידה שבהם השתמש ניוטון לחישוב תנועתם של כוכבי האלי ושל הירח, הם אותם חוקים שבהם משתמשת כיום סוכנות החלל האמריקנית, כדי להנחות את מעבדות החלל בדיוק מדהים על פני אוראנוס ונפטון.

על-פי ניוטון, הכוחות האלה פועלים מיידית. לדוגמה, אילו השמש הייתה נעלמת פתאום, לדעתו, כדור הארץ היה יוצא ממסלולו מיד וקופא במעמקי החלל. כל אדם ביקום היה יודע בדיוק באותה שנייה כי השמש נעלמה זה עתה. לכן אפשר לסנכרן את כל השעונים כדי שיפעלו באותו קצב בכל מקום בעולם. שנייה על כדור הארץ נמשכת בדיוק כמו שנייה על המאדים ועל צדק (יופיטר). מקלות שאורכם מטר אינם משתנים באורכם בשום מקום בעולם. השניות והמטרים נשארים כפי שהם ללא קשר למקומנו בחלל.

ניוטון ביסס כך את רעיונותיו על התפיסה ההגיונית של חלל וזמן מוחלטים. לדעתו, החלל והזמן יצרו מערכת ייחוס מוחלטת שתנועת כל העצמים נמדדת יחסית אליה. אם אנחנו נוסעים ברכבת, למשל, אנחנו חושבים כי הרכבת נעה והאדמה נחה. לעומת זאת, אחרי שאנחנו מסתכלים על העצים החולפים על פני חלונותינו, אנחנו מסוגלים לשער שאולי הרכבת היא זו שנחה, והעצים נעים וחולפים על פני החלונות. כיוון שכל דבר ברכבת נראה נייח, אפשר לשאול מה בעצם נע, הרכבת או העצים? בשביל ניוטון, מערכת הייחוס המוחלטת הזאת יכלה לקבוע את התשובה.

חוקי ניוטון נשארו הבסיס לפיזיקה כמעט מאתיים שנה. ואז, בשלהי המאה התשע-עשרה, כשהמצאות חדשות כמו הטלגרף ונורת החשמל חוללו מהפכות בערים הגדולות של אירופה, יצר חקר החשמל תפיסה מדעית חדשה לגמרי. כדי להסביר את הכוחות המסתוריים של החשמל והמגנטיות, פיתח ג'יימס קלארק מקסוול, פיזיקאי סקוטי מאוניברסיטת קיימברידג', שפעל בשנות השישים של המאה התשע-עשרה, תיאוריה של אור שאינה מבוססת על תורת הכוח של ניוטון, אלא על מושג חדש שנקרא שדות. איינשטיין כתב כי מושג השדות הוא "המושג העמוק והפורה ביותר שידעה הפיזיקה מאז ימיו של ניוטון".

את השדות האלה אפשר לדמות בעזרת נסורת ברזל על דף נייר. מניחים מגנט מתחת לדף הנייר והנסורת מסתדרת באורח פלא בתבנית המזכירה קורי עכביש, שקוויה מתפשטים מן הקוטב הצפוני אל הקוטב הדרומי. סביב כל מגנט, לפיכך, קיים שדה מגנטי, מערך בלתי נראה של קווים וכוח המגיעים לכל מקום.

בדומה לשדה המגנטי קיים גם שדה חשמלי. בירידי מדע צוחקים הילדים למראה שערם הסומר כשהם נוגעים במקור של חשמל סטטי. השיער עוקב אחרי הקווים הבלתי נראים של השדה החשמלי היוצאים מן המקור.

שדות אלה, עם זאת, שונים מאוד מן הכוחות שהוצגו על-ידי ניוטון. הכוחות, אמר ניוטון, פועלים מיידית בכל המרחב, כך שהפרעה בחלק אחד של היקום מורגשת מיד בכל היקום. הבחנתו המבריקה של מקסוול הייתה כי אפקטים מגנטיים וחשמליים אינם נעים מיידית, כמו הכוחות של ניוטון, אלא משתנים ונעים במהירות מוגדרת. הביוגרף שלו, מרטין גולדמן, כותב: "רעיון הזמן של הפעולה המגנטית… התקבל, כנראה, אצל מקסוול כרעם ביום בהיר." מקסוול הוכיח, למשל, שאם מטלטלים מגנט, יעבור זמן עד ששבבי ברזל שנמצאים בסמוך אליו יתחילו לנוע.

דמיינו לעצמכם רשת של קורי עכביש רוטטת ברוח. הפרעה כגון משב רוח בחלק אחד של הרשת יוצרת גלים שמתפשטים על הרשת כולה. שדות וקורי עכביש, להבדיל מכוחות, מאפשרים תנודות שנעות במהירות מוגדרת. מקסוול החליט אז לחשב את מהירותם של אותם אפקטים מגנטיים וחשמליים. באחת מפריצות הדרך הגדולות ביותר של המאה התשע-עשרה, הוא השתמש ברעיון הזה כדי לפתור את חידת האור.

מקסוול ידע, מעבודות קודמות של מייקל פָרָדֵיי ואחרים, ששדה מגנטי נע יכול ליצור שדה חשמלי ולהפך. הגנרטורים והמנועים המניעים את עולמנו הם תוצאות ישירות של הדיאלקטיקה הזאת. בעזרת העיקרון הזה אנחנו מאירים את בתינו. (בסכר, למשל, המים הנופלים מסובבים גלגל, שמסובב מגנט. השדה המגנטי הנע מריץ את האלקטרונים והם אצים-רצים בתַיִל במתח גבוה אל השקע בקיר הסלון שלנו. באופן דומה, בשואב-אבק חשמלי, החשמל הזורם מן השקע שבקיר יוצר שדה מגנטי שמאלץ את להבי המנוע להסתובב.)

גאונותו של מקסוול התבטאה בצירופם של שני האפקטים הללו. אם שדה מגנטי משתנה יכול ליצור שדה חשמלי ולהפך, ייתכן ששניהם יכולים ליצור תנועה מחזורית של שדות חשמליים ושדות מגנטיים, המזינים ללא הרף זה את זה ונכנסים זה לתוך זה. מקסוול הבין עד מהרה, כי הדפוס המחזורי הזה יוצר שרשרת של שדות חשמליים ומגנטיים, שכולם רוטטים בבת-אחת, וכולם נכנסים זה לתוך זה בגל בלתי פוסק. אחר-כך הוא ניסה לחשב את מהירות הגל הזה.

לתדהמתו התברר לו שמהירות הגל היא מהירות האור. בהמשך, בהצהרה המהפכנית אולי יותר מכל הצהרה אחרת במאה התשע-עשרה, הוא טען כי זה אכן היה אור. מקסוול הודיע לעמיתיו באופן נבואי: "קשה להימנע מן המסקנה שהאור כולל את הגלים הרוחביים של אותו תווך, שהוא הגורם לתופעה החשמלית והמגנטית." אחרי אלפי שנים של התלבטות בקשר לטבעו של האור, הבינו לבסוף המדענים את סודותיו העמוקים ביותר. בניגוד לכוחות של ניוטון, שהיו מיידיים, נעו השדות הללו במהירות מוגדרת: מהירות האור.

עבודתו של מקסוול הסתכמה בשמונה משוואות דיפרנציאליות חלקיות קשות לפתרון ("משוואות מקסוול"), שהצטמצמו לארבע, שכל מהנדס חשמל ופיזיקאי נאלצו לשנן במאה וחמישים השנים האחרונות. (כיום אפשר לקנות חולצת טריקו שעליה מודפסות כל ארבע המשוואות במלוא זוהרן. על חולצת הטריקו קודם למשוואות המשפט: "בראשית אמר אלוהים…" ואחרי המשוואות כתוב עליה: "ויהי אור.")

בסופה של המאה התשע-עשרה, היו הצלחות הניסויים של ניוטון ומקסוול כה גדולות, עד כי כמה פיזיקאים טענו בביטחון ששני עמודי התווך האלה ענו על כל השאלות הבסיסיות של היקום. כשמקס פלאנק (מאבות תורת הקוואנטים) שאל את היועץ שלו אם כדאי לו להיות פיזיקאי, אמר לו היועץ להחליף מקצוע כיוון שהפיזיקה בעצם הסתיימה. לא נשאר עוד דבר חדש לגלות, אמר לו. על המחשבות האלה חזר הפיזיקאי הגדול בן המאה התשע-עשרה הלורד קֶלווין, שטען כי הפיזיקה בעצם שלמה, פרט לכמה "עננים" קטנים באופק שעדיין לא נמצא להם הסבר.

אלא שאי-הדיוקים בעולמו של ניוטון הלכו ונעשו נוקבים מדי שנה. תגליות דוגמת בידוד הרדיום והרדיואקטיביות שגילתה מארי קירי טלטלו את עולם המדע ועוררו את דמיון הציבור. אפילו גרמים מעטים מן החומר הנדיר והמאיר הזה יכלו להאיר חדר חשוך. קירי הוכיחה גם שכמויות אנרגיה, בלתי מוגבלות לכאורה, עשויות לבוא ממקור בלתי ידוע עמוק בתוך האטום, דבר שנשמע כהתגרות בחוק שימור האנרגיה, הטוען כי אנרגיה אינה יכולה להיווצר יש מאין או להישמד. ה"עננים" הקטנים האלה עמדו אם כן לחולל את שתי המהפכות הגדולות של המאה העשרים, תורת היחסות ותורת הקוואנטים.

הדבר המביך ביותר היה שכל ניסיון לשלב את המכניקות של ניוטון עם התיאוריה של מקסוול כָּשַל. התיאוריה של מקסוול אישרה אמנם שהאור הוא גל, אבל השאירה בעינה את השאלה מהי תנועה גלית. המדענים ידעו שהאור יכול לנוע ברִיק (בעצם לנוע מיליוני שנות אור מכוכבים רחוקים דרך הרִיק של החלל החיצון), אבל כיוון שריק על-פי הגדרתו הוא "שום דבר", נוצר הפרדוקס ששום דבר אינו נע בגלים!

הפיזיקה של ניוטון ניסתה לענות על השאלה הזאת באמצעות הנחה שהאור מכיל גלים הרוטטים ב"אֶתֶר" בלתי נראה, גז נייח שממלא את היקום. האֶתֶר היה אמור להיות מערכת הייחוס המוחלטת שלעומתה אפשר למדוד כל מהירות. הספקן עשוי לומר שכיוון שהארץ נעה סביב השמש, והשמש נעה עם הגלקסיה, אין אפשרות לומר מי מהן בעצם נעה. הפיזיקאים מאסכולת ניוטון ענו על כך ואמרו כי מערכת השמש נעה ביחס לאֶתֶר הנייח, כך שאפשר לקבוע מה בעצם נע.

עם זאת, האֶתֶר החל ליטול על עצמו עוד ועוד תכונות קסומות ומוזרות. לדוגמה, הפיזיקאים ידעו כי גלים מגבירים את מהירות תנועתם ככל שהתווך שהם נעים בו נעשה צפוף. לכן, גלי הקול נעים במים מהר משהם נעים באוויר. עם זאת, כיוון שהאור נע בריק במהירות עצומה (300,000 קילומטרים לשנייה), יוצא שהאֶתֶר דחוס בצורה שלא תיאמן להעברת אור. איך זה ייתכן, בשעה שהאֶתֶר אמור להיות קל מאוויר? עם הזמן, נעשה האתר חומר מיסטי כמעט: נייח, חסר משקל, בלתי נראה, נטול מהירות, ועם זאת חזק מפלדה ובלתי ניתן לגילוי בשום מכשיר.

בשנת 1900 נעשו הכשלים של המכניקה הניוטונית קשים להסבר. העולם היה עתה מוכן למהפכה, אבל מי יוביל אותה? אף שפיזיקאים אחרים היו מוּדעים היטב לליקויים בתורת האֶתֶר, הם ניסו במורך לב להטליא אותם במסגרת הניוטונית. איינשטיין, שלא היה לו מה להפסיד, היה מסוגל לחדור אל לב הבעיה ולומר שהכוחות של ניוטון והשדות של מקסוול אינם תואמים. אחד משני עמודי התווך של המדע חייב ליפול. כשאחד מאותם עמודים נפל, בסופו של דבר, הוא הפך על-פיהן למעלה ממאתיים שנה של פיזיקה וחולל מהפכה בדרך שבה אנחנו רואים את היקום ואת המציאות עצמה. הפיזיקה של ניוטון עמדה לקרוס בידי איינשטיין באמצעות תמונה שגם ילד יכול להבינה.

2
השנים הראשונות

האיש שלימים עיצב מחדש את תפיסת היקום שלנו לנֶצח נולד ב-14 במרס 1879 בעיר הקטנה אוּלְם שבגרמניה. הֶרמן ופָּאוּלין קוֹך איינשטיין היו מודאגים מן העיוות בראשו של בנם וקיוו שלא נגרם לו נזק מוחי.

הוריו של איינשטיין היו יהודים חילוניים מן המעמד הבינוני, שעמלו קשה לפרנס את משפחתם המתרחבת. פאולין הייתה בתו של איש עשיר יחסית: אביה, יוליוס דֶרזבָּכֶר, (ששינה את שמו לקוך), צבר את הונו אחרי שעזב את עבודתו כאופה ועסק בסחר דגנים. פאולין הייתה התרבותית במשפחת איינשטיין. היא התעקשה שילדיה ילמדו מוזיקה וכך נולדו יחסי האהבה שהיו לאלברט הצעיר עם הכינור, יחסים שנמשכו כל חייו. להרמן איינשטיין, בניגוד לחָמִיו, הייתה קריירה עסקית אפורה, שהחלה במקור בעסקי המזרנים הממולאים נוצות. אחיו, יעקב, שכנע אותו לעבור לתעשייה האלקטרוכימית החדשה. ההמצאות של פָרָדֵיי, של מקסוול ושל תומס אדיסון, שכולן ניצלו את כוח החשמל, האירו עתה ערים שלמות ברחבי העולם, והרמן ראה את עתידו בבניית מנועי דינמו ובתאורת חשמל. העסק התגלה כמסוכן, הביא איתו משברים כספיים ופשיטות רגל ואילץ את המשפחה לשנות את מקום מגוריה פעמים אחדות בילדותו של אלברט, בין היתר למינכן, שנה אחרי שנולד.

איינשטיין הקטן לא מיהר לדבר, עד כדי כך שהוריו חששו שמא הוא מפגר, אבל כשסוף-סוף דיבר, יצאו מפיו משפטים שלמים. ועדיין, אפילו בהיותו בן תשע, לא היטיב להתבטא. הייתה לו אחות אחת ויחידה, מאיה, צעירה ממנו בשנתיים. (תחילה היה אלברט הצעיר מבולבל מן הנוכחות החדשה בבית. אחד המשפטים הראשונים שאמר היה: "אבל איפה הגלגלים?") לא היה נעים במיוחד להיות אחותו הצעירה של אלברט, בעיקר כי הייתה לו נטייה מגונה להשליך חפצים על ראשה. בשנים הבאות התלוננה: "צריך גולגולת חזקה כדי להיות אחות של הוגה דעות."

בניגוד למיתוס, איינשטיין היה תלמיד טוב בבית-הספר, אבל הוא הצטיין רק בתחומים שאהב, מתמטיקה ומדע. שיטת הלימוד בבית-הספר הגרמני עודדה את התלמידים להשיב תשובות קצרות המבוססות על שינון בעל פה - אחרת היו מענישים אותם במכות כואבות על פרקי האצבעות. אלברט הצעיר, שדיבר לאט ובהיסוס, בחר את מילותיו בקפדנות. הוא היה רחוק מלהיות התלמיד המושלם, וסבל מן השיטה הסמכותית החונקת, שקטלה יצירתיות ודמיון והחליפה אותם בתרגולים משתקי-מוח. כשאביו שאל את מנהל בית-הספר מהו המקצוע שכדאי לאלברט הצעיר לעסוק בו, השיב המנהל: "כך או כך, הוא בלאו הכי לא יצליח בשום דבר."

התנהגותו של איינשטיין התגבשה בגיל צעיר. הוא היה חולמני ולעיתים קרובות שקע במחשבות או בקריאה. בני כיתתו נהגו לקרוא לו Biedermeier, שפירושו "חְנון". אחד החברים נזכר: "בני כיתתו התייחסו אל אלברט כאל שונה כי הוא לא גילה שום עניין בספורט. המורים חשבו שהוא טיפש, כי הוא לא ידע ללמוד בעל פה והתנהג באופן מוזר." בגיל עשר נכנס אלברט לגימנסיה "לוּיטפּוֹלְד" במינכן, שם התייסר במיוחד בשיעורי היוונית הקלאסית. הוא היה יושב בכיסא ומחייך כדי להסתיר את השעמום. בשלב מסוים בכיתה ז', המורה ליוונית, האדון יוזף דֶגֶנהַרט, אמר לאלברט שעדיף היה אילולא ישב שם. כשאיינשטיין מחה וטען שלא עשה שום רע, השיב המורה בכנות: "כן, זה נכון. אבל אתה יושב לך בשורה האחרונה ומחייך, וזה בניגוד לכבוד שמורה אמור לקבל מתלמידי כיתתו."

גם עשרות שנים אחר-כך לא שכח איינשטיין את הצלקות שהותירו בו השיטות הסמכותיות של אותם ימים: "זה ממש נס ששיטות ההוראה המודרניות עדיין לא חיסלו לגמרי את הסקרנות הקדושה ואת הרצון לחקור; הצמח הקטן והעדין הזה, זקוק - מלבד גירויים - בעיקר לחופש."

התעניינותו של איינשטיין במדע החלה בגיל מוקדם, כשנפגש עם המגנט, שאותו כינה "הנֵס הראשון שלי". אביו נתן לו מצפן, ואיינשטיין הוקסם מן העובדה שכוחות בלתי נראים יכולים להניע חפצים. הוא נזכר בחיבה: "פלא בעל אופי כזה חוויתי כילד בן ארבע או חמש, כשאבי הראה לי מחוג של מצפן… אני עדיין זוכר… שהניסוי הזה השאיר עליי רושם עמוק ומתמשך. משהו עמוק ונסתר היה חייב להימצא מאחורי הדברים."

כשהיה כבן אחת-עשרה, השתנו חייו באופן לא צפוי. הוא נעשה דתי אדוק. קרוב משפחה רחוק הגיע כדי ללמד את אלברט את עיקרי היהדות, והוא נשאב לתוך העניין בהתלהבות מפתיעה, כמעט פָנָטית. הוא סירב לאכול בשר חזיר, ואפילו חיבר כמה שירי הלל לאלוהים, שאותם שר בדרכו לבית-הספר. תקופה זו, של להט דתי אינטנסיבי, לא נמשכה זמן רב. ככל שהעמיק לנבור במסורת הדתית ובעקרונות הדת, מיהר להבין שעולמות המדע והדת מתנגשים, ורבים מן הנִסים המצויים בטֶקסטים הדתיים סותרים את חוקי המדע. "מקריאת ספרים פופולריים השתכנעתי עד מהרה כי חלק גדול מסיפורי התנ"ך אינו יכול להיות נכון," סיכם.

הוא זנח את הדת באותה פתאומיות שבה נתפס אליה. עם זאת, לשלב הדתי בחייו הייתה השפעה עמוקה על השקפותיו בשנים הבאות. השינוי שחל בו ייצג את הדחייה הראשונה שלו מסמכות שאינה חושבת, אחד מתוך מאפיינים רבים באישיותו. מאז לא קרה עוד שאיינשטיין קיבל ללא ערעור דמות סמכותית כפוסקת אחרונה. אף שהגיע למסקנה שאין אפשרות לפשר בין הידע הדתי המצוי בתנ"ך ובין המדע, הוא החליט כי גם היקום מכיל בתוכו תחומים שלמים שהם מעבר להישג ידו של המדע, ולכן צריך אדם לרחוש הערכה עמוקה למגבלות המדע והחשיבה האנושית.

התעניינותו המוקדמת במצפנים, במדע ובדת, הייתה עלולה לדעוך אילולא מצא אלברט הצעיר מורה אוהב שתמך באידיאלים שלו ועודד אותם. סטודנט פולני עני, מקס תלמוד שמו, למד רפואה במינכן בשנת 1889 וסעד אחת לשבוע בבית משפחת איינשטיין. הוא היה האיש שקירב את איינשטיין אל פלאי המדע מעבר לשינון היבש של שיעוריו בבית-הספר. שנים אחר-כך כתב תלמוד בחיבה: "כל השנים האלה לא ראיתי אותו אף פעם קורא ספרות קלה. גם לא ראיתי אותו בחברת חברים מבית-הספר או ילדים אחרים בני גילו. השעשוע היחיד שלו היה המוזיקה. הוא ניגן סונטות של מוצרט ובטהובן, ואמו ליוותה את נגינתו [בפסנתר]." תלמוד נתן לאיינשטיין ספר על גיאומטריה, וזה קרא בו יומם ולילה. איינשטיין כינה את הספר "הנס השני שלי". כעבור שנים כתב: "בגיל שתים-עשרה חוויתי נס שני בעל אופי שונה לחלוטין בספר קטן ושמו גיאומטריית המישור של אוקלידס. הוא קרא לו "ספר גיאומטריה קדוש", והתייחס אליו כאל התנ"ך החדש שלו.

כאן, סוף-סוף, יצר איינשטיין מגע עם עולם המחשבה הטהורה. בלי מעבדות וללא ציוד יקר יכול עכשיו לתור אחרי האמת האוניברסלית, כשהדבר היחיד המגביל אותו הוא כוחו של המוח האנושי. המתמטיקה, לדעת אחותו מאיה, הפכה למקור בלתי נדלה של הנאה בחייו של אלברט, בפרט אם היו כרוכים בדבר חידות ותעלומות מסקרנות. הוא התפאר באוזני אחותו שמצא הוכחה עצמאית למשפט פיתגורס על משולשים ישרי זווית.

בכך לא נפסקה הקריאה המתמטית של איינשטיין; בסופו של דבר הוא לימד את עצמו והפתיע את המורה הפרטי שלו. מקס תלמוד סיפר כעבור שנים: "עד מהרה המריאה גאוניותו המתמטית גבוה כל-כך שכבר לא יכולתי לעקוב אחריו… מאז ואילך הפילוסופיה הייתה במקרים רבים נושא שיחותינו. המלצתי לו לקרוא את דברי קאנט." המלצתו של תלמוד חשפה את אלברט הצעיר לעולמו של עמנואל קאנט, וספרו של קאנט, ביקורת התבונה הטהורה, הזין את התעניינותו של איינשטיין בפילוסופיה כל ימיו. הוא החל להתעמק בשאלות נצחיות שאיתן מתמודדים כל הפילוסופים, כגון מקור האתיקה, קיומו של האל וטבען של המלחמות. קאנט, במיוחד, היה בעל דעות לא אורתודוקסיות, ואף הטיל ספק בקיומו של האל. הוא לעג לעולמה הנפוח של הפילוסופיה הקלאסית, שבה "יש בדרך כלל הרבה רוח". (או, כפי שאמר פעם הנואם הרומי קיקרו, "אין דבר אבסורדי שלא נאמר על-ידי פילוסוף כלשהו.") קאנט כתב גם כי בעזרת הממשל העולמי יבוא קץ למלחמות, עמדה שאיינשטיין דגל בה עד סוף ימיו. בשלב מסוים איינשטיין התרגש כל-כך מדבריו של קאנט שאפילו חשב להיות פילוסוף. אביו, שרצה כי בנו יבחר במקצוע מעשי מזה, ביטל את הרעיון כ"שטות פילוסופית".

למרבה המזל, הודות למפעל האלקטרוכימי של אביו, היו בהישג ידו שפע של מנועים, מנועי דינמו ואבזרים אחרים שהיו פזורים במפעל, אשר הזינו את סקרנותו וגירו את התעניינותו במדע. (הרמן איינשטיין, בשותפות עם אחיו יעקב, ניסה לקבל את החוזה לפרויקט שאפתני של חיבור מרכז העיר מינכן לרשת החשמל. הרמן חלם להיות בחזית ההתרחשות ההיסטורית. קבלת החוזה פירושה היה יציבות כלכלית והרחבה גדולה של המפעל שלו.)

אין ספק כי המתקנים האלקטרומגנטיים הענקיים שהיו בסביבתו של אלברט עוררו בו הבנה אינטואיטיבית של החשמל והמגנטיות. ייתכן כי זה הדבר שחידד במיוחד את יכולתו המדהימה לפתח תמונות גרפיות, פיזיות, שמסוגלות לתאר את חוקי הטבע בדייקנות על-טבעית. בשעה שמדענים אחרים טמנו את ראשם לעיתים קרובות במתמטיקה מעורפלת, ראה איינשטיין את חוקי הפיזיקה ברורים כתמונות פשוטות. ייתכן כי היכולת הנוקבת הזאת נובעת מאותה תקופה שבה היה מסוגל פשוט להסתכל על הכלים והאבזרים המקיפים את המפעל של אביו ולחשוב על חוקי החשמל והמגנטיות. היכולת הזאת, לראות כל דבר במונחים של תמונות פיזיות, עתידה לציין את אחת התכונות החשובות של איינשטיין כפיזיקאי.

בגיל חמש-עשרה נקטעו לימודיו של איינשטיין בגלל בעיות כלכליות זמניות של משפחתו. הרמן, שהיה נדיב באופן קיצוני, עזר תמיד לנזקקים; הוא לא היה מעשי וקשוח כמו רוב אנשי העסקים המצליחים. (אלברט ירש ממנו את נדיבות הרוח הזאת.) החֶברה שלו, שלא זכתה לחבר את מינכן לרשת החשמל, פשטה את הרגל. משפחתה העשירה של פאולין, שהתגוררה עכשיו בגנואה, איטליה, הציעה לבוא לעזרתו של הרמן ולהקים חברה חדשה. בהצעה הזאת היה מלכוד. בני המשפחה עמדו על כך שהוא יעבור עם משפחתו לאיטליה (בין היתר מפני שכך יוכלו לרסן את דחפיו הנדיבים מדי והבלתי מוגבלים). המשפחה עברה למילנו, קרוב למפעל החדש בפַבְּיה. הרמן, שלא רצה להזיק לחינוכו של בנו, השאיר את אלברט במינכן, אצל קרובי משפחה רחוקים.

אלברט האומלל נשאר בודד ולכוד בפנימייה ששנא, ונאלץ להתמודד עם חובת הגיוס לצבא הפרוסי. מוריו לא חיבבו אותו, ורגשותיו כלפיהם היו דומים. היה ברור שהוא יודח מבית-הספר. בדחף פתאומי החליט איינשטיין לשוב ולהתאחד עם משפחתו. הוא ביקש מרופא המשפחה שיכתוב לו פתק המשחרר אותו מבית-הספר, בטענה שהוא עלול לסבול מהתמוטטות עצבים אם לא ישוב ויצטרף אל משפחתו. אחר-כך נסע לבדו לאיטליה, ובסופו של דבר הופיע, באופן לגמרי לא צפוי, בפתח בית הוריו.

הרמן ופאולין לא ידעו כיצד לנהוג בבנם, שברח מבית-הספר והשתמט מן הצבא, נער ללא מיומנויות, ללא מקצוע וללא עתיד. הוא נכנס לוויכוחים ארוכים עם אביו, שרצה כי בנו יבחר במקצוע מעשי כמו הנדסת חשמל, בשעה שאלברט העדיף לדבר על לימודי פילוסופיה. בסופו של דבר הם התפשרו, ואלברט הכריז על נכונותו ללמוד במכון הפוליטכני הידוע של ציריך, אף-על-פי שהיה צעיר בשנתיים מרוב הסטודנטים שניגשו לבחינת הכניסה. יתרון אחד גדול היה למכון: הוא לא דרש תעודת גמר של בית-ספר תיכון והסתפק בציון עובר בבחינת הכניסה הקשה שלו.

לרוע המזל, נכשל איינשטיין בבחינת הכניסה. הוא נכשל בצרפתית, בכימיה ובביולוגיה, אבל הצטיין במתמטיקה ובפיזיקה עד כדי כך, שהמנהל, אַלבִּין הרצוג, הבטיח לקבל אותו שנה אחר-כך, בלי שיצטרך שוב לחשוש מפני הבחינה. ראש המחלקה לפיזיקה, היינריך וֶבֶּר, אף הציע להרשות לאיינשטיין להשתתף בשיעורי הפיזיקה בעת שהותו בציריך. הרצוג המליץ שאיינשטיין ילמד לעת עתה בבית-ספר תיכון באָרָאוּ, מרחק חצי שעה מציריך. אלברט היה לדייר בביתו של מנהל בית-הספר התיכון, יוֹסְט וינטֶלֶר, וכך נוצרו בין משפחת איינשטיין למשפחת וינטלר קשרי ידידות שנמשכו כל חייהם. (מאיה התחתנה מאוחר יותר עם בנו של וינטלר, פאול, וחברו של איינשטיין, מישל בֶּסוֹ, נשא לאישה את הבת הבכורה, אנה.)

איינשטיין נהנה מן האווירה המשוחררת והחופשית של בית-הספר. כאן היה יחסית חופשי מלחציה ומחוקיה הסמכותיים של השיטה הגרמנית. הוא נהנה מנדיבותם של השווייצרים, שהעריכו מאוד סובלנות ומחשבה עצמאית. איינשטיין נזכר בחיבה: "אני אוהב את השווייצרים כי בדרך כלל הם אנושיים יותר משאר העמים שבקרבם חייתי." היות שזכר את שנותיו הרעות בבתי-הספר הגרמניים, החליט גם לוותר על אזרחותו הגרמנית, צעד מפתיע לנער בשנות העֶשרה לחייו. בעקבות צעדו זה נשאר חסר אזרחות במשך חמש שנים (עד שבסופו של דבר קיבל אזרחות שווייצרית).

אלברט, שפרח באווירה החופשית הזאת, החל להשיל את הדימוי שלו כמתבודד ביישן, מסויג ולחוץ, והיה לצעיר ידידותי, אוהב חברה ונעים שיחה שקל לדבר איתו ולקשור עמו קשרי חברות. כולם, ובמיוחד מאיה, חשו בשינוי שחל באחיה הגדול, שפרח והיה להוגה דעות בוגר ועצמאי. אישיותו של איינשטיין עברה בחייו כמה שלבים משמעותיים. בשלב הראשון היה מכונס בעצמו, מסויג ושקוע בספרים. באיטליה, ובמיוחד בשווייץ, עבר לשלב השני שלו, שבו היה בוהמיין יהיר, חצוף ובטוח בעצמו, שופע הערות שנונות. אנשים היו גועים בצחוק למשמע בדיחותיו. דבר לא היה משמח אותו יותר מלספר בדיחה טיפשית ולראות את חבריו מתגלגלים מצחוק.

היו שקראו לו ה"חצוף משוואביה". אחד מחבריו ללימודים, הנס בַּיילַנד, קלט את אישיותו המתהווה של איינשטיין: "מי שהתקרב אליו נשבה באישיותו המיוחדת. ההבעה הלגלגנית של הפה המלא והשפה העליונה הבולטת לא עודדה את הטיפשים והבורים להתעסק איתו. כאדם שמגבלות מקובלות לא עצרו בעדו, הוא התמודד עם רוח העולם כפילוסוף צוחק, ובסרקאזם השנון שלו הוא מתח ביקורת על כל מה שיהיר ומלאכותי."

ה"פילוסוף הצוחק" הזה זכה לכל הדעות לפופולריות הולכת וגדלה גם בקרב הבנות. הוא היה פלרטטן "חכמולוג", אבל הבנות ראו בו גם אדם רגיש ואוהד, שקל לבטוח בו. ידידה אחת ביקשה ממנו עצה בקשר לחבר שלה בנושאים שבינו לבינה. חברה אחרת ביקשה ממנו שיחתום בספר החתימות שלה, והוא כתב בו שיר מטופש. גם נגינתו בכינור חיבבה אותו על רבים ובזכותה היה לאורח מבוקש בארוחות ערב חגיגיות. מכתבים מאותה תקופה מוכיחים שהוא היה פופולרי מאוד בקרב הרכבים מוזיקליים של נשים שנזקקו לכנר שילווה את הפסנתרנית. "נשים רבות, צעירות ומבוגרות, הוקסמו לא רק מנגינתו בכינור, אלא גם ממראהו. הוא נראה כמו וירטואוז לטיני נלהב ולאו דווקא כסטודנט חסר רגש בתחום המדעים," כתב הביוגרף אלברכט פוֹלסינג.

נערה אחת משכה במיוחד את תשומת לבו. איינשטיין, שהיה רק בן שש-עשרה, התאהב במארי, אחת מבנותיו של יוסט וינטלר, שהייתה מבוגרת ממנו בשנתיים. (כל הנשים בחייו היו מבוגרות ממנו, ואת הנטייה הזאת הוריש גם לשני בניו). מארי הנעימה, הרגישה והמוכשרת, רצתה להיות מורה כאביה. אלברט ומארי יצאו יחד לטיולים רגליים ארוכים והרבו לצפות בציפורים, אחד מתחביביה של משפחת וינטלר. הוא גם ליווה אותה בכינורו כשהיא ניגנה בפסנתר.

אלברט התוודה באוזניה על אהבתו: "אהובה יקרה… רק עכשיו, מלאכי, למדתי את מלוא משמעותם של הנוסטלגיה והגעגועים, אבל האהבה מעניקה אושר, שהוא גדול בהרבה מכאב הגעגועים. רק עכשיו אני מבין כמה חשובה קרן האור הקטנה והיקרה שלי וכמה חיונית היא לאושרי." מארי נענתה לחיזוריו של אלברט ואף כתבה מכתב לאמו של איינשטיין, שהשיבה בהסכמה. משפחות וינטלר ואיינשטיין, ציפו באופן מסוים להכרזת נישואים משני הנאהבים. מארי הרגישה שהיא אינה בת זוג הולמת לשיחה על מדע עם אהובה, וחשבה שהדבר עלול לעורר בעיה ביחסים עם חבר שממוקד כל-כך בנושא אחד באופן כה אינטנסיבי. היא הבינה שיהיה עליה להתחרות על לבו של איינשטיין ועל אהבתו עם אהובתו האמיתית הראשונה, הפיזיקה.

מה שגזל את תשומת לבו של איינשטיין היה לא רק אהבתו המתגברת למארי אלא גם משיכתו לתעלומת האור והחשמל. בקיץ 1895 הוא כתב מאמר עצמאי על האור והאֶתֶר, ונתן לו את הכותרת "בדיקה של מצב האתר בשדה מגנטי". הוא שלח את המאמר לדודו האהוב, קייזר קוך, שגר בבלגיה. המאמר, רק חמישה עמודים אורכו, היה עבודתו המדעית הראשונה, שבה טען כי את הכוח המסתורי הקרוי מגנטיות, שהִפנט אותו מאז ילדותו, אפשר לראות כמעין הפרעה באֶתר. שנים לפני כן בעזרת מורו מקס תלמוד, התוודע איינשטיין לספרים פופולריים על מדעי הטבע מאת אהרן ברנשטיין. איינשטיין כתב שזו הייתה "יצירה שקראתי בנשימה עצורה". הספר הזה השפיע עליו השפעה גורלית, כי המחבר כלל בו דיון בתעלומת החשמל. ברנשטיין ביקש מן הקורא לערוך מסע דמיוני בתוך כבל של טלגרף העובר לצדו של אות חשמלי במהירויות דמיוניות.

בגיל שש-עשרה חלם איינשטיין חלום בהקיץ שהוביל אותו לתובנה, שכעבור שנים שינתה את מהלך ההיסטוריה האנושית. איינשטיין, שאולי זכר את המסע הדמיוני בספרו של ברנשטיין, דמיין את עצמו רץ לצדה של קרן אור ושאל את עצמו שאלה גורלית: איך תיראה קרן האור? כמו ניוטון שדמיין את עצמו זורק אבן שוב ושוב עד שהיא מתחילה לחוג סביב כדור הארץ כמו הירח, ניסיונו של איינשטיין לדמיין קרן אור הניב תוצאות מפתיעות ועמוקות.

בעולם הניוטוני אפשר להשיג כל דבר אם נעים במהירות מספקת. מכונית נוסעת, למשל, יכולה להתחרות ברכבת. אם מציצים לתוך הרכבת, אפשר לראות את הנוסעים קוראים עיתונים ושותים קפה, כאילו הם יושבים בבתיהם. אף-על-פי שהם נעים במהירות גדולה, הם נראים חסרי תנועה כשאנחנו נוסעים במכונית לצדם באותה המהירות.

באופן דומה, דמיינו מכונית משטרה הדולקת אחרי נהג שנוסע במהירות גדולה. כשמכונית המשטרה מאיצה את מהירותה ומגיעה אל המכונית, השוטר יכול להסתכל לתוכה, לנופף בידו לנהג ולהורות לו לעצור בצד. לשוטר המסתכל נראה הנהג במכונית במצב מנוחה, אף שגם השוטר וגם הנהג עשויים לנוע במהירות של מאה וחמישים קמ"ש.

הפיסיקאים ידעו כי האור הוא תופעה גלית, לכן חשב איינשטיין שאם נוכל לרוץ לצדה של קרן אור, קרן האור תיראה כאילו אינה נעה. פירוש הדבר שקרן האור, בעיני הרץ לצדה, תיראה כמו גל קפוא, תצלום של גל. היא לא תתנודד עם הזמן. בעיני איינשטיין הצעיר, זה לא נראה הגיוני. בשום מקום בעולם אף אחד לא הצליח לראות גל קפוא; לא היה תיאור של דבר כזה בספרות המדעית. האור, בעיני איינשטיין, היה מיוחד. אי-אפשר להשיג קרן אור. אור קפוא הוא דבר שאינו קיים.

גם אם לא הבין זאת אז, הוא נגע באקראי באחת ההבחנות המדעיות החשובות ביותר של המאה, שהובילה בהמשך לעקרון היחסות. כעבור זמן כתב: "עיקרון כזה נובע מפרדוקס שנתקלתי בו כבר בגיל שש-עשרה: אם ארדוף אחרי קרן אור במהירות c (מהירות האור בריק), אזכה לראות קרן אור כזאת… במצב מנוחה. אבל דבר כזה לא קיים, לא על-פי הניסיון וגם לא על-פי המשוואות של מקסוול."

יכולתו לבודד את העקרונות החשובים שמאחורי התופעות ולהתמקד בתמונה החשובה היא שהביאה את איינשטיין אל סף המהפכה המדעית. בניגוד למדענים אחרים, שלעיתים קרובות הסתבכו במתמטיקה, חשב איינשטיין במונחים של תמונות פיזיות פשוטות - רכבות נוסעות, מעליות נופלות, טילים ושעונים. אלה היו התמונות שהובילו אותו בבטחה דרך הרעיונות הגדולים ביותר של המאה העשרים. הוא כתב: "כל התיאוריות הפיזיקליות, על אף הביטוי המתמטי שלהן, חייבות להתאים את עצמן לתיאור פשוט שכל ילד יכול להבינו."

בסתיו 1895 נכנס איינשטיין סוף-סוף למכון הפוליטכני והתחיל שלב חדש לגמרי בחייו. עכשיו, חשב, יוכל להיחשף להתפתחויות האחרונות במדע שהיו שנויות במחלוקת בכל יבשת אירופה. הוא ידע כי רוחות מהפכה נושבות בעולם הפיזיקה. עשרות ניסויים חדשים בוצעו במטרה להתגרות בחוקים של אייזק ניוטון ושל הפיזיקה הקלאסית.

במכון הפוליטכני רצה איינשטיין ללמוד תיאוריות חדשות על האור, במיוחד את המשוואות של מקסוול, שמאוחר יותר כתב עליהן כי היה זה "הנושא המדהים ביותר בתקופת לימודיי". כשלמד איינשטיין כעבור זמן את המשוואות של מקסוול, הוא הצליח לענות על השאלה שהציקה לו בלי הרף. כפי שחשד, התברר לו שאין פתרונות למשוואות של מקסוול, שבהן האור קפוא בזמן. אבל אחר-כך הוא גילה דבר נוסף. להפתעתו התברר לו כי בתיאוריה של מקסוול, קרני האור נעו תמיד באותה מהירות, בלי קשר למהירותו של הרץ לצדן. כאן סוף-סוף נמצאה התשובה הסופית לחידה:

לעולם לא תצליח להשיג קרן אור בריצה כיוון שהיא תמיד תתרחק ממך באותה מהירות.

הדבר הזה סתר כל מה שהגיונו הפשוט אמר לו על העולם. נדרשו לו עוד כמה שנים לפענח את הסתירות שנבעו מאותה הבחנה חשובה, שהאור נע תמיד באותה מהירות.

לתקופה המהפכנית הזאת נדרשו תיאוריות מהפכניות חדשות ומנהיגים חדשים ונועזים. לרוע המזל, איינשטיין לא מצא את המנהיגים האלה במכון הפוליטכני. מוריו העדיפו לעסוק בפיזיקה הקלאסית, וכך בעצם עודדו את איינשטיין להזניח את השיעורים, לבלות את רוב זמנו במעבדה, או ללמוד בעצמו את התיאוריות החדשות. מוריו ייחסו להיעדרויותיו מן הכיתה עצלנות כרונית; גם הפעם לא הצליחו מוריו של איינשטיין להעריכו כראוי.

בין המורים במכון הפוליטכני היה הפרופסור לפיזיקה היינריך ובר, אותו אדם שהתרשם מאיינשטיין והרשה לו להשתתף בשיעוריו אחרי שנכשל בבחינת הכניסה. הוא אף הבטיח לאיינשטיין עבודה כעוזרו עם גמר לימודיו. במשך הזמן החל ובר להתרעם על קוצר רוחו של איינשטיין ועל זלזולו בסמכות. בסופו של דבר הפסיק המורה לתמוך באיינשטיין ואמר: "אתה בחור חכם, איינשטיין, בחור מאוד חכם, אבל יש לך פגם אחד גדול: אי-אפשר להגיד לך שום דבר." המורה לפיזיקה ז'אן פייר פֶּרנֶה גם הוא לא חיבב את איינשטיין. הוא נעלב כשאיינשטיין השליך פעם לפח את ספר ההדרכה למעבדה של אחת מכיתותיו של פרנה בלי להציץ בו אפילו. עוזרו של פרנה, לעומת זאת, הגן על איינשטיין ואמר על פתרונותיו של איינשטיין, כי גם אם אינם מקובלים, הם תמיד נכונים. פרנה בכל זאת התעמת עם איינשטיין: "אתה נלהב, אבל חסר תקנה בפיזיקה. לטובתך עליך לעבור לתחום אחר, אולי רפואה, ספרות או משפט." פעם, לאחר שאיינשטיין קרע את הוראות השימוש במעבדה, הוא גרם באקראי להתפוצצות שפגעה קשות בידו הימנית של פרנה. יחסיו עם פרנה הידרדרו עד כדי כך שפרנה נתן לאיינשטיין בקורס שלו ציון 1, הציון הנמוך ביותר שאפשר לקבל. המורה למתמטיקה, הרמן מינקובסקי, אף כינה אותו "כלב עצלן".

בניגוד ליחס שקיבל ממוריו, החברים שרכש לו איינשטיין בציריך עמדו לצדו בנאמנות כל ימיו. היו רק חמישה תלמידים בכיתה שלו בפיזיקה באותה שנה, והוא הכיר את כולם. אחד מהם היה מרסל גרוסמן, תלמיד למתמטיקה, שרשם בקפידה ובדייקנות את כל ההרצאות. הרשימות שלו היו כל-כך טובות, שאיינשטיין שאל אותן ממנו לעיתים קרובות במקום להשתתף בשיעור, והשיג ציונים טובים משל גרוסמן בבחינות. (גם היום שמורות הרשימות של גרוסמן באוניברסיטה.) גרוסמן אמר לאמו של איינשטיין ש"משהו מופלא ביותר" יקרה לאיינשטיין ביום מן הימים.

את תשומת לבו של איינשטיין משכה תלמידה בכיתתו, מילֶבָה מָריק, שמוצאה בסֶרביה. היה נדיר אז למצוא תלמיד לפיזיקה מן הבלקן, ועוד יותר למצוא אישה משם. מילבה הייתה אישה מיוחדת, שהחליטה בעצמה לנסוע לשווייץ כי הייתה זו המדינה היחידה, מבין המדינות הדוברות גרמנית, שקיבלה נשים לאוניברסיטה. היא הייתה האישה החמישית שהתקבלה ללימודי פיזיקה במכון הפוליטכני. כך פגש איינשטיין את זיווגו, אישה שדיברה בשפת אהבתו הראשונה. הוא לא עמד בפני קסמיה, ומיהר לסיים את מערכת היחסים שהייתה לו עם מארי וינטלר.

הוא חלם בהקיץ שהוא ומילבה יהיו פרופסורים לפיזיקה ויחד יגלו תגליות חשובות. עד מהרה היו שניהם מאוהבים עד כלות הנשמה. כשנאלצו להיפרד, במהלך החופשות, החליפו ביניהם מכתבי אהבה ארוכים ולוהטים, וכינו זה את זה בכינויי חיבה כגון "ג'וֹני" ו"דוֹלי". איינשטיין היה כותב לה שירים והצהרות אהבה: "אני יכול ללכת לאן שארצה - אבל איני שייך לשום מקום, ואני מתגעגע לשתי זרועותייך הקטנות ולפיך המלא רוך ונשיקות." איינשטיין ומילבה החליפו ביניהם למעלה מ-430 מכתבים, שנשמרו על-ידי אחד מבניהם. (למרבה האירוניה, אף-על-פי שחיו על גבול העוני, כשרק פסע בינם ובין הנושים, כמה מן המכתבים הללו נמכרו לאחרונה במכירה פומבית בסכום של 400,000 דולרים.)

ידידיו של איינשטיין לא הבינו מה מושך אותו אל מילֶבה. בעוד שאיינשטיין היה אדם פתוח, ידידותי ובעל חוש הומור, מילבה, המבוגרת ממנו בארבע שנים, הייתה הרבה יותר קודרת. היא נטתה למצבי רוח, שמרה בקנאות על פרטיותה, ולא סמכה על הזולת. היא גם סבלה מצליעה בולטת בגלל בעיה מוּלדת (רגל אחת הייתה קצרה מן האחרת), שבהמשך בודדה אותה מחברותיה. חבריה התלחשו מאחורי גבה על התנהגותה המוזרה של אחותה זוֹרקה, שאף אושפזה בשל סכיזופרניה. חשוב מזה, מעמדה החברתי של מילבה היה מפוקפק. כשם שהשווייצרים זלזלו לפעמים ביהודים, היהודים עצמם זלזלו לפעמים באירופאים מן הדרום, בעיקר מן הבלקן.

למילבה לא היו שום אשליות בקשר לאיינשטיין. גאוניותו הייתה אגדית, וכמוה גישתו המזלזלת כלפי כל סמכות. היא ידעה שהוא ויתר על אזרחותו הגרמנית ושהיו לו דעות לא מקובלות בקשר למלחמה ושלום. בהמשך כתבה: "לאהובי יש לשון מרושעת, ונוסף לזה הוא יהודי."

אהבתו הגוברת של איינשטיין למילבה יצרה קרע בינו ובין הוריו. אמו, שקיבלה באהדה את הקשר שלו עם מארי, לא אהבה את מילבה והתייחסה אליה כאל נחותה מאלברט וכאל מישהי שתהרוס אותו ואת שמה הטוב של המשפחה. מילבה הייתה בעיניה מבוגרת מדי, חולה מדי, גברית מדי, קודרת מדי וסרבית מדי. "העלמה מָריק הזאת ממררת לי את החיים," התוודתה באוזני חברתה. "אילו יכולתי, הייתי עושה כל דבר לסלק אותה מהאופק שלנו. אני ממש שונאת אותה, אבל אין לי כבר שום השפעה על אלברט." היא הזהירה אותו: "כשימלאו לך שלושים, היא תהיה מכשפה זקנה."

איינשטיין היה נחוש להיפגש עם מילבה, גם אם הדבר גרם לקרע עמוק במשפחתו הקרובה. פעם, כשאמו של איינשטיין ביקרה אצל בנה, היא שאלה: "מה יצא ממנה?" וכשאיינשטיין אמר: "אשתי," היא השליכה את עצמה פתאום על המיטה ובכתה בכי מר. אמו האשימה אותו בהרס עתידו למען אישה "שלא תוכל להיכנס לשום משפחה טובה". בסופו של דבר, בגלל ההתנגדות החריפה מצד הוריו, נאלץ איינשטיין לוותר על תוכניותיו לשאת את מילבה, עד שסיים את לימודיו והשיג עבודה משתלמת.

בשנת 1900, כשסיים איינשטיין סוף-סוף את לימודיו במכון הפוליטכני וקיבל תואר בפיזיקה ובמתמטיקה, הורע מזלו. הוא הניח שכבוגר המכון יציעו לו עבודה כעוזר הוראה. כך היה מקובל בפרט לאחר שעבר את כל הבחינות והצליח יפה בלימודים, אבל כיוון שפרופסור ובר ביטל את הצעתו להעסיק אותו כעוזרו, היה איינשטיין היחיד בכיתתו שלא קיבל הצעת עבודה - סטירה ממשית בפניו. מי שהיה פעם יהיר כל-כך, נמצא פתאום במצב חסר ודאות, במיוחד לאחר שהתמיכה הכספית שקיבל מדודה עשירה בגנואה הסתיימה עם סיום לימודיו.

כיוון שלא היה מודע עד כמה עמוקה ואינטנסיבית סלידתו של ובר, נתן איינשטיין בטיפשותו את שמו של ובר כממליץ, ולא הבין שצעד זה יחבל בעתידו. בעל כורחו החל להבין שהשגיאה הזאת דנה לאבדון את הקריירה שלו עוד לפני שזו החלה. כעבור זמן התלונן מרה: "הייתי מוצא [עבודה] כבר מזמן, אילו ובר לא היה משחק איתי בחוסר יושר. ובכל זאת, לא אשאיר אף אבן בלי להפוך אותה, ולא אוותר על חוש ההומור שלי… אלוהים ברא את החמור ונתן לו עור עבה."

בתוך כך ביקש איינשטיין לקבל אזרחות שווייצרית, אבל נאמר לו כי הדבר בלתי אפשרי כל עוד אינו יכול להוכיח שהוא עובד. עולמו חרב עליו במהירות. המחשבה על כך שיצטרך לנגן בכינור ברחוב כאחד הקבצנים עלתה בדעתו.

אביו, שהבין את מצבו הנואש של בנו, כתב מכתב לפרופסור וילהלם אוֹסווַאלד מלייפציג, וביקש ממנו שייתן לבנו עבודה כאסיסטנט. (אוסוואלד מעולם לא השיב על המכתב הזה. למרבה האירוניה, כעבור עשר שנים היה אוסוואלד האדם הראשון שהציע את איינשטיין כמועמד לחתן פרס נובל בפיזיקה.) איינשטיין כתב כעבור זמן על כך שהעולם נעשה פתאום בלתי הוגן: "מעצם קיומה של קיבתו, נידון כל איש להשתתף במרדף הזה." הוא כתב בעצב: "איני אלא נטל על קרוביי… עדיף היה אילולא חייתי בכלל."

אם לא די בכך, בדיוק באותו זמן שוב פשט אביו את הרגל. למען האמת, בזבז אביו את כל הירושה של אשתו ושקע בחובות כבדים למשפחתה. בהיעדר תמיכה כספית לא הייתה לאיינשטיין ברירה, אלא לחפש משרת מורה, נחותה ככל שתהיה. בייאוש החל לסרוק את העיתונים ולחפש בהם כל רמז לעבודה. בשלב מסוים כמעט אבדה תקוותו להיות פיזיקאי והוא שקל ברצינות לעבוד בחברת ביטוח.

בשנת 1901 הוא מצא עבודה כמורה למתמטיקה בבית-הספר הטכני בווינטֶרתוּר. בדרך כלשהי, בין תפקידי ההוראה המתישים, הצליח למצוא זמן לכתוב את העבודה הראשונה שלו שזכתה לפרסום: "מסקנות מתופעות הנימיות", שאיינשטיין עצמו חש שאינה מסעירה במיוחד. כעבור שנה קיבל עבודה זמנית כמורה בפנימייה בשַפהָאוּזֶן. נאמן לעצמו, הוא לא הסתדר עם המנהל הסמכותי של בית-הספר, יקוב ניש, ופוטר מיד. (המנהל התרגז עד כדי כך, שהוא האשים את איינשטיין בהסתה למהפכה.)

איינשטיין החל לחשוב שנגזר עליו לבלות את כל חייו בהוראת תלמידים אדישים ובסריקת מודעות בעיתונים. ידידו פרידריך אַדלֶר נזכר כעבור זמן שבאותם ימים אלברט כמעט גווע ברעב. הוא היה כישלון מוחלט ועדיין סירב לבקש עזרה מקרוביו. ואז הוא ספג שתי מכות נוספות. ראשית, מילבה נכשלה בבחינות הסיום של המכון הפוליטכני בפעם השנייה. פירוש הדבר היה שהקריירה שלה כפיזיקאית הסתיימה. איש לא היה מקבל אותה ללימודים גבוהים יותר עם תעודה כשלה. מרוב כאב ותסכול, היא איבדה כל עניין בפיזיקה. החלומות הרומנטיים שלהם, על חקר היקום יחדיו, נמוגו. ואז, בנובמבר 1901, כשמילבה חזרה לביתה, הוא קיבל ממנה מכתב שבו היא בישרה לו על היריונה!

למרות מצבו החמור שמח איינשטיין לדעת שהוא עומד להיות אב. החיים בנפרד מאהובתו היו עינוי בשבילו, אבל הם החליפו ביניהם מכתבים נלהבים כמעט יום-יום. ב-4 בפברואר 1902 נודע לו סוף-סוף שהוא אביה של בת, שנולדה בבית הוריה של מילבה בנוֹבי סאד ונקראה ליזֶרל. איינשטיין הנרגש רצה לדעת עליה כל פרט ופרט. הוא אף התחנן בפני מילבה שתשלח לו תמונה או ציור של בתו. למרבה הפליאה, איש אינו יודע מה עלה בגורלה של הילדה. שמה נזכר בפעם האחרונה במכתב מספטמבר 1903, שבו נאמר כי היא סובלת ממחלת השָנית. היסטוריונים סבורים שהיא מתה מן המחלה, או שבסופו של דבר נמסרה לאימוץ.

בשלב שנראה כי מצבו לא יכול להידרדר עוד, הגיעה אל איינשטיין בשורה טובה ממקור לא צפוי. חברו הטוב מרסל גרוסמן הצליח למצוא לו עבודה כפקיד זוטר במשרד הפטנטים של בֶּרן. מנקודת המוצא הנמוכה הזו עמד איינשטיין לשנות את העולם. (כדי לא לאבד את תקוותו להיות באחד הימים פרופסור, הוא שכנע את פרופסור אלפרד קליינר מאוניברסיטת ציריך להיות המנחה שלו לדוקטורט באותה תקופה.)

ב-23 ביוני 1902 החל איינשטיין לעבוד במשרד הפטנטים כמומחה טכני מדרגה שלישית במשכורת מגוחכת. במבט לאחור היו לעבודה באותו מקום לפחות שלושה יתרונות. ראשית, תפקידו אילץ אותו למצוא את העקרונות הפיזיקליים הבסיסים שעליהם התבססה כל המצאה. במשך היום הוא חידד את האינסטינקטים הפיזיקליים הבולטים שלו בכך שהשמיט פרטים מיותרים ובודד את הרכיב החיוני של כל פטנט ואחר-כך כתב עליו דוח. הדוחות שלו היו כל-כך ארוכים ומפורטים, עד כי הוא כתב לחבריו שהוא מתפרנס מ"השתנת דיו".

שנית, רבים מן הפטנטים שהוגשו למשרד היו קשורים במכשירים אלקטרומכניים, כך שניסיונו הרב בהדמיית הפעולה הפנימית של מנועי דינמו ומנועים חשמליים בבית-החרושת של אביו הביא לו תועלת רבה. ושלישית, עבודה זו שחררה אותו מהסחות הדעת ונתנה לו זמן לחשוב על שאלות עמוקות בקשר לאור ולתנועה. במקרים רבים הצליח לסיים את עבודתו במהירות, ובשאר זמנו חלם בהקיץ חלומות שרדפו אותו עוד מימי נעוריו. בעבודתו, ובפרט בלילות, הוא חזר לפיזיקה שלו. האווירה השקטה של משרד הפטנטים התאימה לו. הוא כינה את המשרד "המנזר החומרני שלי".

איינשטיין בדיוק החל לעבוד בתפקידו החדש במשרד הפטנטים כשנודע לו שאביו גוסס ממחלת לב. באוקטובר הוא נאלץ לנסוע מיד למילנו. סוף-סוף, על ערש דווי, נתן הרמן לבנו את ברכתו לשאת את מילבה. לאחר מות אביו חי אלברט בתחושה גוברת שהוא אכזב אותו ואת משפחתו, תחושה שליוותה אותו לנצח. מזכירתו, הלן דוּכָּס, כתבה: "גם כעבור שנים רבות, הוא עדיין זכר היטב את תחושת האובדן הקשה. ואכן, בהזדמנות אחת הוא כתב כי מות אביו היה הזעזוע העמוק ביותר שחווה מעולם." מאיה העירה במרירות כי "הגורל המר לא אפשר [לאביה] אפילו לחשוד כי כעבור שנתיים יניח בנו את הבסיס לתהילתו ולגדולתו בעתיד".

בינואר 1903 הרגיש איינשטיין בטוח דיו לשאת את מילבה לאישה. כעבור שנה נולד בנם הַנְס. איינשטיין התרגל לחיי פקיד ממשלתי זוטר בברן, חיים של בעל ואב. ידידו דייוויד רייכנשטיין, זכר היטב את ביקורו אצל איינשטיין באותה תקופה: "דלת הדירה הייתה פתוחה כדי לייבש את הרצפה, שזה עתה נשטפה, ואת הכביסה שהייתה תלויה במסדרון. נכנסתי לחדרו של איינשטיין. ביד אחת הוא נדנד עריסה שבה שכב ילד. בפיו היה סיגר מסוג גרוע ביותר, ובידו האחרת ספר פתוח. התנור העלה עשן נוראי."

כדי להרוויח עוד קצת כסף, פרסם איינשטיין מודעה בעיתון המקומי, שבה הציע "שיעורים פרטיים במתמטיקה ובפיזיקה". היה זה התיעוד הראשון של שמו של איינשטיין בעיתון כלשהו. מוריס סולובין, סטודנט יהודי-רומני לפילוסופיה, היה הראשון שענה למודעה. לשמחתו, גילה איינשטיין כי סולובין הוא קהל יעד נפלא לרעיונות הרבים שלו על המרחב, הזמן והאור. כדי שלא יהיה מבודד מן הזרמים העיקריים בפיזיקה, עלה בדעתו של איינשטיין רעיון ליצור קבוצת לימוד בלתי רשמית, שאותה כינה בלגלוג "האקדמיה האולימפית", כדי להתווכח על נושאים שברומו של עולם.

במבט לאחור, הימים שבילה בקבוצת הלימוד היו אולי השמחים בימיו של איינשטיין. כעבור עשרות שנים נמלאו עיניו דמעות כשנזכר בטענות הקולניות שהשמיעו כשבלעו בשקיקה את כל העבודות המדעיות החשובות של התקופה. ויכוחיהם הלוהטים ודיוניהם הקולניים מילאו את בתי-הקפה ומרתפי הבירה של ציריך, והכול נראה אפשרי. הם היו מתלוצצים: "המילים הללו של אפיקורוס מתייחסות אלינו: 'כמה יפה היא הדלות העליזה!'"

הם הִרבו במיוחד לדון בעבודתו השנויה במחלוקת של ארנסט מאך, פיזיקאי וינאי ופילוסוף, שקרא תיגר ללא הרף על כל פיזיקאי שדיבר על דברים שהם מעבר לחושים. מאך ביטא את התיאוריות שלו בספר רב השפעה, המדע של המכניקה. הוא קרא תיגר על רעיון האטומים, שלדעתו היה הרבה מעבר לתחום המדידה. מה שעורר יותר מכול את תשומת לבו של איינשטיין היה הביקורת הקשה של מאך על האֶתֶר ועל התנועה המוחלטת. לדעת מאך, המבנה המרשים של המכניקה של ניוטון נבנה על חול, שכן המושגים מרחב מוחלט וזמן מוחלט אינם מדידים. הוא סבר כי תנועות יחסיות הן מדידות, אבל תנועות מוחלטות אינן מדידות. איש מעולם לא גילה את מערכת הייחוס המוחלטת המסתורית שיכולה לקבוע את תנועת כוכבי הלכת והכוכבים, ואיש מעולם לא מצא ראיה בניסוי, ולו הקטנה ביותר, גם לקיומו של האתר.

סדרה אחת של ניסויים שהצביעה על ליקוי מהותי בתמונה הזאת בוצעה בשנת 1887 על-ידי אלברט מַייקלסון ואדוארד מוֹרְלי, שהחליטו לערוך את הבדיקה הטובה ביותר האפשרית של תכונות האתר הבלתי נראה. הם נימקו את תנועות כדור הארץ בתוך ים האתר הזה, שיצרו "רוח אתר" ולכן מהירות האור חייבת להשתנות, על-פי הכיוון של תנועת כדור הארץ.

חִשבו, למשל, על ריצה בכיוון הרוח. כשאנחנו רצים באותו כיוון שבו נושבת הרוח, אנחנו מרגישים שהרוח דוחפת אותנו. כשהרוח בגבנו, אנחנו נעים מהר, ואכן המהירות גדלה בהשפעת מהירות הרוח. אם רצים נגד כיוון הרוח, קצב הריצה מואט; מהירותנו פוחתת בגלל מהירות הרוח. באותו אופן, אם רצים הצדה, בזווית של תשעים מעלות מן הרוח, הרוח דוחפת אותנו הצדה במהירות שונה. הטענה היא שהמהירות משתנה בהתאם לכיוון הריצה ביחס לרוח.

מייקלסון ומורלי ערכו ניסוי חכם שבו קרן יחידה של אור מתפצלת לשתי קרניים, שכל אחת מכוונת לכיוון אחר בזווית ישרה זו כלפי זו. מראות החזירו את הקרניים אל המקור, ואז אפשרו לשתי הקרניים להתאבך זו בזו. המתקן כולו הונח בזהירות על מצע של כספית נוזלית כדי שיוכל לנוע באופן חופשי, והוא היה כל-כך עדין שבקלות הצליח לקלוט תנועה של מרכבות סוסים חולפות. על-פי תורת האתר, שתי הקרניים היו אמורות לנוע במהירויות שונות. קרן אחת, למשל, הייתה אמורה לנוע בכיוון התנועה של כדור הארץ באתר, והקרן האחרת ניצבת לרוח האתר. בשובן אל המקור, היו הקרניים אמורות להיות בהפרש מופע (פאזה).

להפתעתם, גילו מייקלסון ומורלי כי מהירות האור של הקרניים הייתה שווה, בלי קשר לכיוון שאליו כוון המתקן. זאת הייתה תוצאה מביכה, שכן פירושה היה שאין שום רוח אתר בכלל, ומהירות האור אף פעם אינה משתנה, גם כאשר מסובבים את המתקן לכל הכיוונים.

תוצאה זו השאירה בידי הפיזיקאים שתי אפשרויות בלתי נעימות במידה שווה. האחת, שכדור הארץ לגמרי נייח ביחס לאתֶר. הבחירה הזאת עמדה לנגח כל מה שידעו על האסטרונומיה מאז עבודתו המקורית של קופרניקוס, שגילה שאין שום דבר מיוחד באשר למיקום כדור הארץ ביקום. השנייה, שאפשר לנטוש את תורת האתר ויחד איתה - גם את המכניקה של ניוטון.

מאמצים נואשים נעשו להציל את תורת האתר. הצעד הקרוב ביותר לקראת יישוב הסתירה נעשה על-ידי הפיזיקאי ההולנדי הֶנדריק לורנץ והפיזיקאי האירי ג'ורג' פיצגֶ'רלד. הם טענו כי כדור הארץ, בתנועתו דרך האתר, בעצם נדחס פיזית על-ידי רוח האתר, כך שכל הסרגלים בניסוי של מייקלסון-מורלי התכווצו. האתר, שכבר היו לו תכונות כמעט מיסטיות של בלתי נראה, בלתי דחיס, צפוף מאוד וכו', קיבל עכשיו תכונה נוספת: בכוחו לדחוס באופן מכני אטומים שהוא עובר דרכם. כך ניתן להסביר בקלות את התוצאה השלילית. בתמונה זו מהירות האור אכן משתנה, אבל אי-אפשר למדוד אותה, כי בכל פעם שמנסים להשתמש בסרגל, מהירות האור משתנה והסרגלים מתכווצים לכיוון רוח האתֶר בדיוק במידה הנכונה.

לורנץ ופיצג'רלד חישבו באופן בלתי תלוי זה בזה את מידת ההתכווצות, והגיעו למה שנקרא עכשיו "התכווצות לורנץ-פיצג'רלד". גם לורנץ וגם פיצג'רלד לא היו מרוצים במיוחד מן התוצאה הזאת; היא הייתה למעשה רק פתרון לרגע, דרך ליישב את שאלת המכניקה של ניוטון, אבל זה היה המיטב שיכלו לעשות. פיזיקאים רבים לא היו מרוצים גם הם מהתכווצות לורנץ-פיצג'רלד, שכן היה בה מין עיקרון אד הוק, שנועד לתמוך בעתידה הרופף של תורת האתר. בעיני איינשטיין, כל הרעיון של האתר, על תכונותיו הפלאיות כמעט, נראה מלאכותי ומומצא. שנים קודם לכן הרס קופרניקוס את מערכת השמש של תלמי [פטולומיאוס], המעמידה את כדור הארץ במרכז, מערכת שדרשה מכוכבי הלכת לנוע בתנועות מעגליות מורכבות שנקראות "אֶפּיצקלים". בעזרת הכלל של אוקאם, ביטל קופרניקוס את רעיון האפיצקלים שנועד לתמוך במערכת של תלמי, והציב את השמש במרכז המערכת הסולארית.

כקופרניקוס בשעתו, השתמש גם איינשטיין באותו כלל כדי להיפטר מן היומרות הרבות של תורת האתר. וכדי לעשות זאת, השתמש בתמונה שדמיין בנערותו.

© כל הזכויות שמורות לאריה ניר הוצאה לאור

היקום של איינשטיין - פריצת דרך בתפיסת הזמן והמרחב - מיצ'יו קאקו
Einstein's Cosmos: How Albert Einstein's Vision Transformed Our Understanding of Space and Time - Michio Kaku


לראש העמוד

מומלצים: ספרים | כתב עת ספרים | עולם חדש | רמקולים | זכות הילד לכבוד
| סמיוטיקה | מטר | רמות | Tom | דלילה | גד ויספלד | מיקרוטופינג

ספרים חדשים באוגוסט 2019:
אולטימטום, אי אפשר לברוח מהשמש, אלוהים אתה שם? זאת מרגרט, אמש, לילה אחרון, בין המולדות, במקום גרניום, גיא בן הינום, גשם חייב לרדת, דוניא, האוויר שאת נושמת, האיש שלא שרף את קפקא, האישה שלא הייתה, האלמנה השחורה, הזנה רעילה, הכד השחור: רומן משפחתי, הכלה מאיסטנבול, המיסה של האתאיסט, המשהו הזה, הסבך, השועלים של שמשון, וינה 1900 , חוק 5 השניות, חיים לנצח, יפים כמו שהיינו, לֻזוּמִּיַאת: התחייבויות וחובות מופרים, לא העזנו לדעת, לאהוב מחדש, לקראת אוטוביוגרפיה מינורית, מבוסס על סיפור אמיתי, מסע דילוגים, מרלנה, נהר הקרח, נשים ללא גברים, סודות, סוכרי יוסי - אמזלג, סטארט אפ, סער ופרץ, ספר געגועים, עגלות , עוד לילה אחד, עינה של האורקל, על מקום הימצאה, עצי לבנה ומסילות ברזל, פול אוסטר 4321, פיצות,איקאה ודילמת האיש השמן, ציפור בעיר קדושה, רומן, רשימת המוזמנים, שמיים שאין להם חוף.

ספרים חדשים

סמיוטיקה - בניית אתרים, עיצוב אתרים