Albert Einstein

Ügyvivői munkássága

A Műszaki Egyetemen 1900-ban végzett és végzettsége matematika- és fizikatanári képzettséget adott neki, így el is kezdett ilyen állásokra jelentkezni. Elméletileg a svájci törvények szerint az iskola elvégzése után sorozáson kellett átesnie a kötelező katonai szolgálathoz, ám egészségügyi okokból alkalmatlannak nyilvánították erre, így nem kellett bevonulnia. Helyette két évig tanári állásokra jelentkezett svájc-szerte, ám úgy tűnt számára, valamiért az iskolák nem akarják őt alkalmazni. A kétévnyi hiábavaló jelentkezést követően barátja Grossmann Marcell sietett segítségére: édesapja, Grossmann Gyula ajánlott egy megüresedett szabadalmi ügyvivői állást Bernben a Svájci Szabadalmi Hivatalnál. Végül 1902. június 19-én kezdhette meg a munkáját a hivatalnál, mint III. osztályú Műszaki Szakértő.

Munkája során azokat a találmányokat, szabadalmakat bírálta, amelyek megértéséhez fizikai ismeretekre volt szükség, ilyen volt például egy kavicsosztályozó gép, vagy egy elektromos írógép. 1903-ban – tekintve, hogy addig próbaidő alatt dolgozott a hivatalban – véglegesítették őt állásában, mivel a munkaadói megelégedéssel szemlélték a tevékenységét, bár megítéléséhez hozzátartozott az is, hogy előléptetését viszont nem javasolták II. osztályú ügyvivővé, mert főnökei megítélése szerint még nem sajátította el teljesen a gépi technológiákat.

Ugyanakkor a hivatalban végzett munkája remek környezetet szolgáltatott ahhoz, hogy tudományos gondolatainak kidolgozásában, többek között a speciális relativitáselmélet megalkotásában segítse őt. Például a világűrt és a fényt érintő forradalmi gondolataira akkor ébredt, amikor kísérleteket végzett a jelátvitellel és órák szinkronizálásán, olyan témákon, amelyek munkaideje alatt landoltak az asztalán.

Tudományos kiteljesedésének része volt, amikor néhány berni barátjával megalapítottak egy társaságot, amely tudományos és filozófiai kérdésekkel foglalkozott. Névként az Olimpia Akadémiát választották, némileg viccesen, mivel annak működése talán az olimpiától állt a legmesszebb. Olyan gondolkodók munkásságát elemezték megbeszéléseik alkalmával, mint Henri Poincaré, Ernst Mach vagy David Hume, akik közül a legtöbben komoly hatással voltak Einstein saját későbbi felfedezéseire, gondolataira és eszméire.

1906-ban előléptették II. osztályú ügyvivővé, ami viszonylag jelentős fizetésemeléssel is járt, 4500 frankos éves jövedelme kényelmes megélhetést biztosított számára. A hivatalban aztán egészen 1909-ig dolgozott, amikor is Zürichben, az ottani egyetemen kapott katedrát, így 1909. október 15-i hatállyal hagyta el a Szabadalmi Hivatalt, ahonnan csak vonakodva engedték el.

Doktorátusa

Egyetemi diplomáját megszerezve még egy újabb szintet célzott meg tanulmányaiban: doktori címet kívánt szerezni. Ezt 1900–1906 között valósította meg, miután megvédte 24 oldalas, „A molekuladimenziók újfajta meghatározásáról” című szakdolgozatát. Egyben a doktori tanulmányok időszaka a tudományos publikációk útján is elindította őt. Első ilyen publikációja ugyancsak 1901-ben jelent meg az Annalen der Physik című szakfolyóiratban „A kapillaritás jelenségéből levont következtetések” címmel (amely írását és a benne felállított molekulák közötti modellt teljesen értéktelennek bélyegzett később). Doktori tanulmányi időszaka alatt összesen 30 cikke jelent meg és később is termékeny szerző maradt. Magával a diplomamunkájával 1905. április 30-án végzett és „Barátomnak, Marcel Grossmannak” szöveggel barátjának ajánlotta. A munkát Alfred Kleiner professzor három hónappal később fogadta el, míg a doktorrá avatására1906. január 15-én került sor.

Első tudományos művei

Ez a termékeny időszak foglalja magában azt a négy alapvető fontosságú publikációját is, amelyről az 1905-ös évet a tudománytörténet (azon belül is különösen a fizikatörténet) „annus mirabilisnek” (csodálatos évnek) nevez, amikor a fizikát alapjaiban előmozdító felfedezések születtek (köztük a fényelektromos jelenség, a Brown-mozgás, a speciális relativitás elmélete, vagy a tömeg-energia egyenlőség), hasonlóképpen 1666-hoz, amikor Isaac Newton tette közzé a legnagyobb felfedezéseit.

Legelsőként 1905. március 17-én küldte be az Annalen der Physik szerkesztőségébe az Egy a fény keletkezésére és átalakulására vonatkozó heurisztikus szempontról c. cikkét amelyben Planck korábbi munkáit továbbvíve vetette fel, hogy a fénynek részecskeszerű viselkedése van.

1905. május 11-én érkezett az Annalen de Physikhez a Nyugvó folyadékban lebegő részecskéknek a hő molekuláris-kinetikus elmélete által megkövetelt mozgásáról c. cikke, amelyben lényegében az atomok és molekulák létezését bizonyította végérvényesen – mivel még a századfordulón is voltak olyan neves tudósok, akik nem hittek ezen részecskék létezésében – a Brown-mozgás által.

Harmadik nagy horderejű cikke 1905. június 30-án került be a már megszokott folyóirathoz Mozgó testek elektrodinamikája címmel. Ebben a publikációban megalapozta a saját későbbi speciális relativitáselméletét két megállapítással, miszerint minden fizikai törvény ugyanolyan alakú minden inerciarendszerben, azaz egymáshoz képest állandó sebességgel mozgó rendszerekben, valamint a vákuumbeli fénysebesség minden inerciarendszerben ugyanakkora. Ezekre a megállapításokra támaszkodva egyesítette a két, látszólag inkompatibilis axiómát.

Utolsó annus mirabilis cikke 1905. szeptember 27-én érkezett be az Annalen der Physikhez és a Függ-e egy test tehetetlensége az energia tartalmától? címet viselte. Végül az ebben leírt felismerés vezetett el az E=mc² egyenlethez.

A doktori disszertációjának rövidített változatát is beküldte a folyóiratnak A molekuláris dimenziók új meghatározása címmel, ám az csak 1906-ban jelent meg, így a tudománytörténet nem számítja az annus mirabilis kiadványok részének. Ezek a munkák óriási hatással voltak Einstein kortársaira. De bekerült a népszerű sajtóba is: a londoni Times ezt írta címlapján: „Forradalom a tudományban – Az Univerzum új elmélete – Ledőltek Newton törvényei”.

Bern

Doktori címe megszerzése után lehetőséget keresett, hogy taníthasson és a Berni Egyetemen meg is találta az alkalmat és elkezdett órákat tartani elméleti fizikából, miután 1908 januárjában elküldte az egyetemnek az ún. habilitációs tézisét, amely azt alapozza meg, hogy az egyetem általi elfogadása után a birtokosa külsősként előadásokat tarthat. Februárban megtartotta első előadását A klasszikus termodinamika érvényességi határai címmel. Február 28-án pedig magántanárként kezdett el előadásokat tartani sorozatban. Mivel azonban nem volt teljesen elégedett a Berni Egyetem nyújtotta lehetőségekkel, barátai unszolására felvette a kapcsolatot a Zürichi Egyetemmel is, hogy esetleg ott találhasson tanári megbízatást. Mivel a zürichiek válasza biztató volt, ekkor mondott fel a Szabadalmi Hivatalnál.

Zürich

1909. október 15.-i hatállyal elhagyta a Szabadalmi Hivatalt és ezzel egyidőben a Berni Egyetemet is és családjával Zürichbe költözött, ahol október 18-án már el is kezdte a tanítást a téli szemeszter előadásain. Új pozíciójában azonban már nem külsős óraadóként, hanem egyetemi docensként, az intézmény alkalmazásában taníthatott az Elméleti Fizikai Tanszéken. Ebbéli pozíciójában 1909–1911 között tanított az egyetemen és végzett kutatómunkát.

Prága

1911-ben egy újabb lehetőség bukkant fel, a prágai Károly-Ferdinánd Egyetem felkérése mégpedig egy professzori székkel (az egyetem elméleti fizika professzorának, Ferdinand Lippichnek a széke megüresedett nyugdíjazás miatt és három jelölt mezőnyéből Einstein emelkedett ki, így őneki is ajánlották fel a katedrát). Előzetesen azonban „adminisztratív problémákat” kellett megoldani. A gond kétirányú volt. Először is Einstein vallása jelentett problémát. Nem a zsidósága, hanem az, hogy Svájcban „felekezeten kívülinek” vallotta magát. Ám mivel egy professzornak fel kellett esküdnie – akkoriban jellemzően Istenre –, egy lényegében vallástalan ember ezt nem tehette meg. A másik probléma pedig az volt, hogy a pozíció megkövetelte, hogy az Osztrák–Magyar Monarchia állampolgára viselje, így Einsteinnek folyamodni kellett érte. Végül I. Ferenc József császár engedélyezte a professzorrá avatását úgy, hogy végül átugrottak a felekezeti problémán és bár folyamodott az állampolgárságért, de végül nem kapta azt meg a Prágában töltött idő alatt. Annak ellenére, hogy végül csak összesen 17 hónapot töltött Prágában, tudományos szempontból termékeny volt ez az időszak. A heti három napnyi tanítás mellett végül 11 tudományos publikációja jelent meg. Emellett tevékeny részese volt a zsidó kulturális és tudományos közösségnek ebben az időszakban. Ugyanakkor felesége, Mileva inkább megszenvedte a prágai időszakot, nehezen alkalmazkodott és ez a családi életükre is rányomta a bélyegét.

1911. október 30. – november 3. között Brüsszelben rendezték meg az első Solvay-konferenciát (amelyet Ernest Solvay belga iparmágnás alapított a megoldatlan kémiai és fizikai problémák megvitatására és előmozdítására), amelyen a tudományos élet krémje vett részt. Albert Einstein meghívást kapott a konferenciára és részt is vett rajta. Ő volt a második legfiatalabb tudós olyan egyéniségek mellett, mint Maria Skłodowska-Curie, Ernest Rutherford és Henri Poincaré. A konferencia remek lehetőséget rejtett Einstein számára kapcsolatok építésére, amelyet később tudott igazán hasznosítani.

Újra Zürich

Prágai professzorsága idejére Einstein komoly nevet szerzett a tudományos életben, így elkezdtek garmadával érkezni az ajánlatok Utrechtből, Leidenből, Bécsből és Berlinből. Valamint korábbi lakhelyéról, az ottani korábbi alma materéből, a zürichi Műszaki Főiskoláról. Utóbbi professzori széket ajánlott neki az Elméleti Fizikai Tanszékén. Lévén nehezen tudott ő is és a család is (elsősorban Mileva részéről) gyökeret verni az osztrák (vagy még inkább cseh) közegben, így örömmel fogadta el a hazahívó szót. Amikor ajánlatot kapott Zürichből, azt írta korábbi barátjának Alfred Sternnek: „Hallelujah”. Elfogadta a professzori pozíciót és 1912. október 1-jétől a Zürichi Műszaki Főiskolán folytatta pályafutását. A tanítás mellett itt is áldozhatott a saját tudományos kutatásainak, amelyben óriási segítséget jelentett, hogy ismét együtt dolgozhatott Grossmann Marcellel, korábbi egyetemi barátjával, aki még nála is jobb matematikus volt (egy alkalommal ezt így fejezte ki: „Grossmann, segítened kell nekem, vagy megőrülök!”). A két barát együttműködésének eredménye az általános relativitáselmélet lett. Einstein már régóta, a berni és a prágai évek alatt is dolgozott az elméleten, illetve azon, hogy azt ne kísérletekkel, hanem matematikai alapon bizonyítsa be, ám a bizonyítás itt, Zürichben, Grossmann segítségével teljesedhetett ki. Kilenc hónapig tartott, míg Einstein és Grossmann lefektette a relativitás és a gravitációelmélet első vázlatát, amely aztán nagyon hasonló lett, mint az Einstein által letisztázott, végleges változat.

Berlin

Azonban felkapottságát jól jelezte, hogy már 1913 tavaszán megjelent nála Zürichben két német látogató, Max Planck és Walther Nemst, akik megpróbálták rábeszélni, hogy Berlinbe költözzön. Az ajánlat komplex volt: tagság a Porosz Tudományos Akadémia soraiban, igazgatói pozíció a felállítani tervezett Vilmos Császár Fizikai Intézetben és egy professzori állás a berlini Humboldt Egyetemen (utóbbi azzal, hogy nem kéne tanítania, viszont méltó javadalmazás mellett foglalkozhatna a kutatásaival). Az ajánlat impresszív volt, kiegészítve azzal, hogy legújabb szerelme, Elsa Löwenthal is Berlinben élt, így boldogan fogadta el. 1913. július 24-én belépett az Akadémia soraiba, majd 1914. április 1-jén Berlinbe költözött és hamarosan az egyetemi pozícióját is elfoglalta. 1914. július 2-án megtartotta székfoglaló előadását is a Humboldt Egyetemen. Ettől fogva aztán 18 éven át, egészen 1933-ig Németországban élt, alkotott és dolgozott. És ez életének talán legjelentősebb szakasza: ekkor véglegesítette általános relativitáselméletét, majd ekkor (1921-ben) kapott Nobel-díjat.

Azonban ezt az időszakot végigkíséri egy érdekes kérdés: vajon mindezt németként, vagy svájciként teszi-e? Amikor 1914-ben elfogadta a berlini megbízatást, egyetlen feltétellel tette azt: megtartja svájci állampolgárságát. Az őt az Akadémiára kinevező császár valószínűleg figyelembe vette ezt a kérést (bár egy német akadémia rendes tagja és egy német egyetem professzora elvben csak német állampolgár lehetett). Azonban hamarosan kitört az első világháború, amely erősen felvetette állampolgárságának kérdését. Egyrészt akkoriban Einstein hadköteles korú volt, mégsem került sor a sorozására, ráadásul 1916-ban is panasz érkezett munkáltatójához, a Tudományos Akadémiára a hadkiegészítő parancsnokságtól, hogy „A svájci állampolgár, Dr. Albert Einstein, … többször is úgy utazott, hogy nem értesítette a rendőrséget…”. Aztán az elkövetkező évek során svájci útlevéllel utazott, katonai szolgálat alóli mentességért adót fizet a svájci hadseregnek, és mint minden külföldi, köteles volt rendszeresen megújítani németországi tartózkodási engedélyét. Már nyolc év telt el, amikor az ismételt levelezés és a kapcsolódó költségek korlátozása érdekében a német külügyminisztérium azt javasolta, hogy a svájci nagykövetség Einstein nevében állandó vízumot kérjen. Ugyanakkor Einstein széles körű utazásai során, mint német professzor tűnt fel mindenütt és mint ilyen a német tudomány presztízsét emelte mindenki fejében. Ez azonban furcsa kettősséget szült: minél nagyobb elismerés övezi Einsteint külföldön, annál nagyobb vágyat érez Németország arra, hogy a sajátjai közé tartozzon. 1922 márciusában a Német Külügyminisztérium létrehozott egy „Einstein professzor külföldi előadásai” című dossziét, hogy dokumentálja, milyen mértékben járult hozzá Einstein Németország hírnevének helyreállításához, legalábbis a tudományok terén. A Nobel-díj átadása aztán külön lavinát indított el a kérdésben és váratlanul sürgetően merült fel Einstein nemzeti hovatartozásának kérdése. A Japánba elutazott díjazott nem tudta személyesen átvenni a díjat 1922. december 10-én Stockholmban. De ki legyen a hivatalos képviselő, aki helyette részt vesz, svájci, vagy német? Ekkor a Porosz Tudományos Akadémia képviselője – nem feltétlenül az alapos kutatás és a jogi tények talaján állva – egyértelműen és nyíltan kijelentette: „Einstein a Német Birodalom állampolgára.” Ám a német hatóságok tudták az igazságot, hogy ez nem igaz. Így megpróbálták visszamenőleg, valamilyen hirtelen tákolt jogi megoldással menteni a helyzetet és Einsteint német állampolgárnak „tekinteni” anélkül, hogy valaha is lefolyt volna az állampolgári eljárás. A hivatal (egyébként duplán fordított logikájú) érvelése a következő:

„Einstein, mint porosz közszolgálati szakember, az 1920. május 4-i rendelet alapján – nevezetesen a „Porosz Tudományos Akadémia rendes, teljes munkaidős tagja” – letette hivatali esküjét; először a Német Birodalom alkotmánya alapján, 1920. július 1-jén, majd a porosz alkotmány alapján, 1921. március 15-én. Ebből következik, hogy Einsteint állami tisztviselőnek kell tekinteni.”

Ezzel aztán Németország kisajátította Einsteint és a Nobel-díját Svájc elől. Később aztán a tovább hömpölygő állampolgári ügyben maga Einstein is értetlenül állt és a Tudományos, Művészeti és Kulturális Minisztériumban volt kénytelen megvitatni azt, bár végül vonakodva ugyan, de elfogadta a német hatóságok álláspontját, amelyet levélben is megerősített. Ezzel a levél 1924. február 7.-i dátumától fogva hivatalosan is német állampolgárnak tekintették. Azonban megtartva svájci állampolgárságát is, sűrű külföldi útjai alkalmával a határt konokul svájci útlevelével lépte át. 1925-ben aztán ebben is fordulat állt be. Svájc megsértődve a „Nobel-díj fiaskón”, hogy Németország elvett tőle egy ilyen díjat, Einsteint tartotta felelősnek érte és amikor az diplomata útlevél iránt folyamodott, elutasította a tudós kérelmét. Németország viszont örömmel adott Einsteinnek nagy szabadságot biztosító diplomata útlevelet, amelyet 1925. február 5-én maga a külügyminiszter küldött el neki egy szívélyes levélben. Ezzel Einstein végérvényesen német állampolgárrá lett, aki német útlevéllel járta a világot, egészen 1933-as emigrálásáig.

Berlini éveinek kezdetén rövid magánéleti válság sújtotta, felesége Mileva, tudomást szerezve hűtlenségéről, visszaköltözött két fiával Zürichbe. nem így a szakmai, tudományos tevékenysége, ami ehelyütt is szárnyalt tovább. A város tudományos életének prominense volt Friedrich Simon Archenhold, a Treptow Obszervatórium (amit 1946-ban átneveztek Archenhold Obszervatóriumra) igazgatója, aki minden erejével elő akarta mozdítani a nagyközönség tudományos oktatását, ezért számos híres tudóst és kutatót hívott meg előadóként, olyanokat, mint Alfred Wegener geológus, Roald Amundsen és Fridtjof Nansen sarkkutatók, vagy Hermann Oberth, a világűr úttörője. Archenhold hamar levadászta a legújabb berlini sztártudóst és meghívta Einsteint előadni, aki 1915. június 2-án Relativität der Bewegung und Gravitation (A mozgás és a gravitáció relativitása) címmel lényegében először adta elő nyilvánosan az általános relativitáselméletét. Az eseményről a Vossische Zeitung másnapi száma is beszámolt, kiemelve Einstein előadói különlegességét, miszerint gondolatait érthető módon, azaz lehetőleg szakkifejezések és képletek nélkül magyarázza el.

Korábbi szokásához híven itt is belevetette magát a tudományos és társadalmi életbe. 1914-ben kitört az első világháború, amely Einsteint a háborúellenes tábor felé sodorta, amely egyben szülőnemzete nézeteivel is szembement. 1914 októberében megjelent a 93-ak Manifesztátuma címen elhíresült (eredetileg A civilizált világnak címet kapott) kiáltvány, amelyet 93 prominens német személyiség (tudósok, művészek) írtak alá azzal a céllal, hogy támogassák Németország hadba lépését. Einstein azon kevesek között vol, akik távol tartották magukat a kezdeményezéstől és helyette egy ellenkiáltványt, a Manifesztátum az európaiakhoz címmel írt alá, igez ennek sokkal kisebb visszhangja lett tekintve, hogy összesen csak 4-en írták alá.

1916-ban aztán – annak ellenére, hogy a háború kérdésében az aláírt kiáltvánnyal nyíltan szembefordult a hivatalos német politikával –megválasztották a Német Fizika Társaság elnökévé. Majd a következő évben pedig Planck és Nemst eredeti 1913-as ígérete szerint, bár némi késéssel az alapításban a háború kitörése miatt, ő foglalhatta el az újonnan alakult Vilmos Császár Fizikai Intézet főigazgatói székét.

1919-ben egy napfogyatkozás segítségével kísérleti bizonyítást nyert az általános relativitáselmélete. Sir Arthur Eddington az 1919. május 29-ig teljes napfogyatkozáskor megfigyelte, ahogy a Nap, mint kellőképpen nagy tömegű égitest elhajlítja egy távoli csillag fényét és ezt széles körben publikálta is a (főként tudományos) sajtóban. Az eset konklúzióját aztán talán a londoni Times foglalta össze leginkább egy vezércikkében: a népszerű folyóirat azt írta címlapján, „Forradalom a tudományban – Az Univerzum új elmélete – Ledőltek Newton törvényei”. A következő évben a Holland Királyi Művészeti és Tudományos Akadémia külsős tagjává választották, újabb egy évvel később pedig Royal Society, azaz az angol Királyi Természettudományos Társaság külsős tagja lett.

1921-ben elnyerte a tudományos világ legrangosabb kitüntetését, megkapta a Nobel-díjat a fényelektromos jelenséggel kapcsolatos felfedezéséért. 1924-ben a Művészetek és Tudományok Amerikai Akadémiájának nemzetközi tiszteletbeli tagja lett. 1925-ben ezt egy hasonlóan nívós, talán még patinásabb, bár kevésbé nagy presztízzsel bíró kitüntetés követte, a Royal Society által adományozott Copley-érem. 1930-ban pedig az Amerikai Filozófiai Társaság nemzetközi tagjává avatták.

Előkészületek

Amerika időről-időre felbukkant Einstein életében, először az 1921-es túráján, a Keleti Parton. A következő Amerikával kapcsolatos történés egy Szilárd Leóval közös találmány volt. A professzor és korábbi berlini tanítványa, a magyar származású fizikus, együtt próbáltak megoldást találni a korabeli hűtési technológiák már-már megszokott megbízhatatlanságának enyhítésére. 1926-ban egy mozgó alkatrészek nélküli (tehát bolondbiztos és a végtelenségig hibatűrő) technológiát kísérleteztek ki, amely elektromágneses mezőt használt a hűtőközeggáz szükséges sűrítéséhez. 1926. december 16-án a találmányukat be is nyújtották Németországban, pontosan egy évvel később pedig az Egyesült Királyságban és az Egyesült Államokban is. Az USA-ban azonban a szabadalmi eljárás a végtelenségig húzódott. Csak 1930. november 11-én kapták meg a 1781541-es számú amerikai szabadalmat, amely a leírás szerint „A találmány olyan hűtőgépre vonatkozik, amelynél folyékony fémet az elektromos áramtól átjárt cseppfolyós fémre ható mágneses mező mozgat.” Ez alatt a három éves várakozás alatt a körülöttük levő világ gyökeresen átalakult és kezdett szétesni.

1929-ben kitört a Nagy gazdasági világválság és az amerikai bankok elkezdték kivonni hiteleiket Németországból (többek között), így a gazdasági környezet hirtelen kezdett alkalmatlanná válni a tudományon alapuló technológia üzleti megvalósításához, ami mellett eltörpült a tény, hogy Amerikában Thomas Midgley feltalálta a freon alapú fűtést, amely egyszerűségénél fogva maga mögé utasította az Einstein-Szilárd-féle találmányt. Ám mindezek még inkább eltörpültek a válság azon hatása mellett, hogy a káoszba forduló német gazdaság és az annak hatására kibontakozó társadalmi feszültségek példátlan módon emelték fel a német Nemzetiszocialista Párt ázsióját. És a náci párt fellépését a politikai erőszak fémjelezte, amelynek egyik fő célpontja a zsidó lakosság volt. A náci osztagok nemcsak zsidó mivoltuk, hanem pacifizmusuk és az úgynevezett általuk „zsidó fizikának” bélyegzett haladó tudományokban való kiemelkedő szerepük miatt is célba vette az olyan embereket, mint Einstein és Szilárd. A náci újságok azt követelték, hogy Einsteint és a többieket üldözzék el otthonaikból, és kényszerítsék ki az országból.

Ebbe a helyzetbe, amikor bezárulni látszott minden ajtó Németországban, ebbe a helyzetbe nyitott egy új ajtót egy 1930-as meghívás. A California Institute of Technology (CALTECH) hívta Einsteint egy két hónapos kutatói ösztöndíjra. Korábban visszautasított minden meghívást – rossz emlékkel tekintve a médiafelhajtásra, ami az 1921-es útját övezte –, azonban a meghívó biztosította, hogy ezúttal a látogatása és munkája mentes lesz minden médiaérdeklődéstől. Ezzel együtt azonban ő maga megengedte, hogy némely rajongója megközelíthesse őt így is. New Yorkba érkezvén még a megszokott felhajtást tapasztalta, elvitték a Chinatown-ba, vacsorára a The New York Times szerkesztőivel, a Carmen előadására a Metropolitan Opera-ba (ahol a közönség álló ovációja fogadta), majd Jimmy Walker new york-i polgármester átadta neki a város kulcsait, majd elvitték a Columbia Egyetemre, hogy találkozzon annak dékánjával, Nicholas Murray Butlerrel, aki „az elme uralkodó fejedelmének” nevezte őt. A program folytatásaként Harry Emerson Fosdick, egy New York-beli lelkipásztor a Riverside Churchból bemutatta neki az életnagyságú szobrát, amit a templom bejáratánál állítottak fel. Végül new yorki tartózkodása során részt vett a Madison Square Gardenben 15 000 résztvevővel megrendezett Hanuka ünnepségen.

Einstein innen utazott át a Nyugati Partra, Kaliforniába, ahol a Caltech szintén Nobel-díjas igazgatója, Robert A. Millikan fogadta. A két férfi barátságot kötött, bár az utókor furcsának tartotta ezt a barátságot, tekintve előbbi „hajlamát a hazafias militarizmusra”, szemben Einstein kimondott pacifizmusával. Einstein a Caltechen kívül is gyorsan tett szert barátokra, főként a már említett pacifizmus okán. Így barátkozott össze, Upton Sinclair íróval, vagy Charlie Chaplin filmsztárral, úgyszintén híres pacifistákkal. Chaplin és Einstein a Universal Studiosban ismerkedtek meg, ahová a stúdió feje, Carl Laemmle hívta meg a tudóst egy bemutató túrára és mutatta be egymásnak őket Chaplinnel. A két híresség között azonnali összhang alakult ki, majd Chaplin meg is hívta magához Einsteint és feleségét vacsorára. Néhány nappal később tartották Chaplin legújabb filmjének, a Nagyvárosi fényeknek a premierjét, amelyre szintén meghívta a filmsztár a tudóst és Elsa-t. Később Chaplin is visszaadta a látogatást Berlinben járva, amikor meglátogatta Einsteinéket az ő „szerény kis lakásukban”.

Emigráció

Az 1933-as év jelentős fordulatot hozott a tudós életében. Einstein az 1932–1933-as évek fordulóján éppen Pasadena-ban dolgozott, kitöltendő a Caltech harmadik kéthónapos vendégprofesszori időszakát, amikor 1933. január 30-án odahaza Németországban kancellárrá nevezték ki Adolf Hitlert. Ezzel az antiszemitizmus, ami jobbára inkább a hitleri retorikában, később azonban már nyílt zsidóellenes cselekményekben jelent meg a hivatalos állami politika szintjére emelkedett. Einstein már hazafelé tartott az amerikai útjáról, amikor különböző rossz híreket kapott. 1933. március 23-án a Reichstag megszavazta a Felhatalmazási törvényt, amely teljhatalmat adott Hitler kezébe, legalizálva minden, akár törvényellenes intézkedést, diktátorrá emelve a kancellárt. A személyét érintő rossz hír volt azonban, hogy a Gestapo egymás után kétszer is átkutatta berlini lakását. Emellett a Potsdam melletti Caputh-ban levő hétvégi házát is átkutatták, mi több a zsidótörvények értelmében a vitorláshajóját lefoglalták (később a nyaralót a Hitlerjugend táborává alakították át).

Einstein hajója 1933. március 28-án kötött ki Antwerpenben, de a hírek hallatán nem indult tovább Németországba, inkább bement az ottani német konzulátusra és leadta az útlevelét, ezzel lemondva német állampolgárságáról. A következő hónapban a náci kormány beiktatta A hivatásos közszolgálat helyreállításáról szóló törvényét, amelyben megtiltotta, hogy a zsidók bármilyen állami hivatalban dolgozzanak, amely Einstein számára is azt jelentette, hogy egyetemi tanári és kutatói, valamint igazgatói pozíciói megszűnnek. Gyakorlatilag ettől a pillanattól nem volt hol laknia és munkanélküliként nem volt hol dolgoznia. Einstein az őt ért sérelmek hatására nyilvánosan bírálta az új nemzetiszocialista kormány elnyomó politikáját. A kormány ezek után közellenségnek nyilvánította. Egy, a zsidókról szóló, különösen kiemelkedő antiszemita német kiadvány – amelyet a kormány propagandafőnöke, Joseph Goebbels hagyott jóvá – Einstein fényképét mutatta be a baljóslatú nagybetűs felirattal: „BIS JETZT UNGEHAENGT”, azaz „még nem akasztották fel”.

Első döntése volt, hogy megállapodik és ottmarad Belgiumban, hiszen hazájában immár halálos fenyegetések várták. Úgy döntött, kibérel egy házat De Haan-ban, amíg nem találja meg a megoldást élete folytatására. Ettől a perctől kezdve a belga királyi család éjjel-nappali rendőri védelmét élvezte. Igyekezett azonban elkerülni a rendőrök fürkésző tekintetét, és nem vette túl komolyan az esetlege ellene irányuló támadásról szóló pletykákat. Aztán, 1933. augusztus 30-án, náci szélsőségesek lelőtték Einstein egyik társát Csehszlovákiában, a vitatott német-zsidó filozófust, Theodor Lessinget, akinek a fényképét szintén a „még nem akasztották fel” felirattal látták el – amiért a merénylőket azonnal kitüntették Németországban –. Napokon belül sajtóbeszámolók jelentek meg, amelyek azt sugallták, hogy Einstein a következő a sorban, és megemlítették, hogy a fejére tetemes anyagi jutalmat tűztek ki. Felesége, Elsa azonban ettől a pillanattól folyamatosan unszolta, hogy még nagyobb biztonságba vonuljanak. Végül Einstein úgy döntött, enged a felesége kérésének és diszkréten elhagyják Belgiumot, hogy az Egyesült Királyságba költözzenek.

A cél az volt, hogy egy időre eltűnjenek a feleségével a nyilvánosság – és az esetleges merénylet szándékával körülötte ólálkodó náci kémek – elől. Ezért a La Manche-on való átkelése után nem a számára ismerős London és az Oxford Egyetem felé vette az irányt, hanem egy korábbi ismeretségből származó jó barátja Oliver Locker-Lampson brit parlamenti képviselő meghívását fogadta el, egy távoli, vidéki nyaralóba a Cromer melletti Roughtonba, Norfolk megyébe. Az itteni tartózkodásáról elég ellentmondásos képet festettek a híradások. 1933. július 24-én megjelent egy fotó a Daily Herald folyóiratban, amelyen Einstein békésen foglalkozik valamely kényes matematikai problémával (mégpedig élete megoldatlan rejtélyével, az egyesített gravitációs-kvantumelméletével), miközben két vadászpuskával felfegyverkezett férfi vigyáz rá. Az újságcikk miatt nem is annyira titkos tartózkodása során jövőbeli terveiként szerepelt, hogy „amint lehetséges, honosított angol leszek, amint a papírjaim elkészülnek … azonban nem tudom megmondani, hogy vajon Anglia lesz-e az otthonom”..

Locker-Lampson mindent megtett, hogy Einstein végül Angliát válassza új otthonául. Elvitte Einsteint, hogy bemutassa Winston Churchillnek, majd Austen Chamberlainnek (Neville Chamberlain korábbi miniszterelnök testvérének) és Lloyd George exminiszterelnöknek. Einstein mindannyiukat arra kérte, hogy segítsenek a zsidó tudósokat kihozni Németországból. Churchill válasza azonnali és pozitív volt, aki egy fizikus barátját, Frederick Lindemannt küldte Németországba, hogy keressen zsidó tudósokat, és helyezze el őket angol egyetemeken. Churchill később arra a megállapításra jutott, hogy Németország azzal, hogy ellehetetlenítette a zsidó tudósait, hamar technikai lemaradásba került, és előnyhöz engedte ezzel a lépéssel a Szövetségeseket. Szintén Locker-Lampson kezdeményezése volt, hogy átvigyen egy olyan törvénymódosítást a parlamenten, ami kiterjeszti a brit állampolgárságot Einsteinre. Egy más törekvése volt, hogy leleplezve a németek zsidók elleni bánásmódját, benyújtson egy törvényjavaslatot, hogy zsidó állampolgárságot adjanak a Palesztin területen mindazoknak, akiktől ezt más országok megtagadták. Beszédeiben Einsteint „világpolgárnak” nevezte, akinek az Egyesült Királyságnak kéne menedéket nyújtania.

Letelepedés Princetonban

1933 őszére Einstein újabb jövőjét érintő döntést hozott. Előbb még tartott egy előadást 1933. október 3-án zsúfolt ház előtt a Royal Albert Hallban az akadémiai szabadság fontosságáról, majd feleségével 1933. október 7-én felszálltak a Westernland nevű óceánjáróra, hogy ismét Amerikába menjenek, mivel onnan, egész pontosan ezúttal a Keleti Partról, a Princetoni Egyetemről kapott egy ajánlatot, hogy legyen ott az egyetem bennlakásos tudósa. Az ajánlat Princeton Institute for Advanced Study-jától (Fejlett Tanulmányok Intézete) érkezett, azaz a kutatómunka mellett bennlakást is biztosított Einsteinnek. Einstein úttörő volt ebben a pozícióban is, mivel az amerikai egyetemeken, mint a Harvardon, a Princetonon, vagy a Yale-en a zsidókra érvényben lévő numerus clausus miatt alig voltak zsidó fakultások, vagy diákok. Princeton ebben az időszakban éppen a nagy felfutásának idejét élte. Einsteinnel egyidőben alkalmazták még Neumann Jánost, Kurt Gödelt és Hermann Weylt, és a következő években az IfAS a világ leghíresebb kutatóközpontjává vált. A princetoni pozíciója állandó tartózkodási engedéllyel is járt az USA-ban.

Einstein a végleges döntést 1935-ben hozta meg. Addig még számos ajánlatot kapott európai egyetemektől, a legígéretesebb Oxfordból, a Christ Churchtől érkezett, ahol rövid időszakokig már dolgozott. Az ajánlat egy ötéves kutatói ösztöndíjat tartalmazott. Végül azonban a princetoni körülmények meggyőzték a maradásról. 1935 augusztusában egy házat vásárolt a Mercer street 112 szám alatt, ahová Elsával és annak két lányával beköltözött. Hamarosan azonban Elsa megbetegedett, amely olyan komoly volt, hogy 1936-ban decemberében el is hunyt.

A második világháború és a Manhattan-terv

1939-ben, a második világháború előestéjén Einstein ismét fontos szerepet kapott a világtörténelemtől, még ha ez „csak” egy „katalizátorszerep” is volt. 1938-ban német tudósok felfedezték, majd tudományosan le is írták az atommaghasadás jelenségét, amelyből a teljes fizikustársadalom azonnal arra a következtetésre jutott, hogy a fizikai folyamat minden addig látottnál nagyobb energiafelszabadulással jár, és így ideális bomba állítható elő a segítségével, ami szintén minden addig alkalmazott hagyományos robbanószernél nagyobb pusztító hatással bír. Az Amerikában élő és működő fizikusok közül sokaknak volt zsidó származása, akik érintettnek érezték magukat azáltal, hogy ez a felfedezés Németországban történt és a bombagyártásra is utaltak jelek, pl. egy állami projekt, az Uranverein (kb. Uránklub), vagy Uranprojekt beindítása. A legnagyobb aggodalom két magyar származású fizikusban, Szilárd Leóban és Wigner Jenőben ébredt, akik mindenképpen fel akarták hívni a figyelmet, hogy a nácik esetleg egy ilyen, minden korábbinál pusztítóbb fegyverhez juthatnak. A két magyar tudós egy levéltervezetet állított össze, amelybe aztán aláíróként bevonták a sokkal tekintélyesebb Albert Einsteint, hogy az írja alá és segítsen eljuttatni az USA elnökéhez. Einstein lényegében csak a tekintélyes nagy név volt a láncolatban, ami a levél célba, a legfelsőbb politikai körökbe juttatását célozta (Einstein hozzáállására jellemző, hogy amikor Szilárd és Wigner autójukon elmentek Einstein lakhelyére és elmagyarázták jövetelük miértjét, Einstein döbbenten azt válaszolta nekik: "Daran habe ich gar nicht gedacht". („Én még csak nem is gondoltam erre”).

A végül Einstein–Szilárd-levél néven megszületett dokumentumot Szilárd és Einstein írták alá és az USA külügyminisztériumán keresztül próbálták eljuttatni Franklin D. Roosevelt elnökhöz. A levél elérte címzettjét, az elnököt, aki szívélyes válaszában biztosította Einsteint, hogy ellenlépéseket tesz az ország. Roosevelt elnök 1939 októberében Lyman Briggs, a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet igazgatója vezetésével megalapította az Uránium Tanácsadó Bizottságot, amelynek feladata a tudósok által felvetett ügy kivizsgálása volt. Még azon év novemberében a bizottság – meghallgatva Wignert és Szilárdot – jelentette az elnöknek, hogy az „urán valószínűleg megfelelő erőforrást jelenthet egy bomba számára, amelynek rombolóereje messze meghaladja mindazt, amit ma ismerünk”.

Később megbánta ezt a katalizátorszerepét, amit az első atombomba létrejöttében játszott. Einstein fogalmai szerint a háború egy halálos fertőzés volt és úgy vélte, hogy azzal, hogy aláírta a Rooseveltnek írt levelet, saját pacifista nézeteivel ment szembe, inkább szítva, mintsem visszaszorítva a háborút. 1954-ben, egy évvel a halála előtt mondta ezt barátjának Linus Paulingnak, hogy „egyetlen nagy hibát követtem el az életemben, amikor aláírtam azt a levelet Roosevelt elnökhöz azt javasolva, hogy csináljunk atombombát; bár szerencsére volt rá némi mentség is, a veszély, amit a németek csinálhattak volna a sajátjukkal”. 1955-ben, hitvallását követve másokkal, köztük például Bertrand Russell filozófussal és más tudósokkal, illetve entellektüelekkel, egy kiáltványt írt alá (amelyet ma Russell–Einstein-manifesztumként említ a történelem), amely a nukleáris fegyverek veszélyeire hívta fel a figyelmet.

A német atombomba lehetősége mellett Einsteint a német befolyás alatti Európa teljes kirekesztése is sújtotta. Németországban a nemzetiszocialisták gyűlöletüknek hangot adva Einsteint azzal vádolták, hogy „zsidó fizikát” művel, a „német (árja) fizikával” szemben. A nácizmussal rokonszenvező fizikusok (többek között a Nobel-díjas Johannes Stark és Lénárd Fülöp) hiteltelenné próbálták tenni az elméleteit, és politikai feketelistára helyezni azokat a német fizikusokat, akik hittek bennük, így Werner Heisenberget is. Fő érvük az volt, hogy túl sok érthetetlen matematikai alapra helyezik fizikai elméleteiket.

Az 1930-as évektől, majd a második világháborút is beleértve Einstein egyik fő lelkiismereti kötelessége lett zsidó honfitársai mentése. Leveleket küldött, vagy eskü alatt tett nyilatkozattal segítette amerikai vízumhoz jutni a zsidóüldözés elől menekülő európaiakat. Ezenkívül cionista szervezeteknek gyűjtött pénzt, és részben ő alapította az 1933-ban létrejött Nemzetközi Mentő Egyletet.

Amerikai állampolgársága

1935-ös letelepedése után nem sokkal hivatalosan is benyújtotta amerikai állampolgárság iránti igényét. 1936. január 15-én, még felesége Elsa megbetegedése előtt elindította az állampolgári eljárást, amellyel egyidőben többször is elismeréssel szólt új hazájáról. Kinyilvánította, hogy mennyire elismeri az amerikai meritokráciára épülő társadalmat és az „egyén jogát hogy azt mondja és gondolja, amit csak akar”, amelynek eredményeként az egyéneket bátorítja a közeg arra, hogy még kreatívabbak legyenek.

1940-ben az USA egy új programot indított I'M AN AMERICAN (Amerikai vagyok) címmel, amely 1940. május 4-én sugározta az első adását az NBC rádiócsatornáján azzal a céllal előmozdítsa a patriotizmust és az állampolgárrá válást frissen honosított amerikaiakkal készített interjúkkal. Ennek a programnak a részeként híres bevándorlókkal indítottak, így Frank Capra filmrendezővel, Guy Lombardo muzsikussal, Thomas Mann íróval és Albert Einsteinnel, aki 1940. október 1-jén kapta meg az állampolgárságot (úgy, hogy mellé megtartotta a svájci állampolgárságát és útlevelét is). Friss állampolgárként ekképp méltatta új hazáját a rádióinterjúban: „amíg csak lehetőségem lesz választani, csakis olyan országban fogok élni, ahol politikai szabadság, tolerancia és a polgárok törvény előtti egyenlősége uralkodik”.

Miután 1940-ben amerikai állampolgár lett, megtartotta svájci állampolgárságát is.

Institute for Advanced Study

Élete utolsó 22 évét – egybefüggően életének leghosszabb időszakát – a Pricnceton-beli Institute for Advanced Studyban töltötte. A korábbi közvélekedés szerint a modern fizika, vagy hogy akkoriban nevezték, a „20. század sorstudományának” hazája Németország volt, ám a nácik hatalomra kerülésével, az ő felfogásuk szerinti „zsidó tudomány” üldözésének eredményeként – és amiatt, hogy olyan prominensek, mint maga Einstein tömegével emigráltak – a modern fizika központja az Egyesült Államokba tevődött át, ahol az IfAS előkelő helyen szerepelt azon gócpontok között, ahol ezt a fizikát művelték. Einstein szerette az intézetben uralkodó munkakörülményeket. Délelőtt szinte mindig az intézetben lehetett találkozni vele. Délután szeretett otthon lenni, barátokkal és a tudomány és a politika híres személyiségeivel találkozni. Hosszú séták közben pihente ki magát a parkban.

Megemlítendő, hogy a New Jersey állambeli főváros, Trenton közelében fekvő Princetonnak egy kiváló egyeteme is van, ahol főként tehetős családokból származó fiatalok kapnak lehetőséget a tanulásra. A Princetoni Egyetem, az Egyesült Államok leghíresebb egyetemei közé tartozik. Az évtizedek során Nobel-díjasok feltűnően nagy számban tanultak ezen a magánegyetemen, különösen fizikusok és matematikusok. Az egyetem épületei, amelyek az intézettől mintegy 3 km-re találhatók, egy angol kertben helyezkednek el. Einstein is rendszeresen tartott előadásokat ezen az egyetemen.

Az Institute for Advanced Studyban végzett munkájának középpontjában a fizikai törvények egyesítése állt, melyet Einstein „egyesített térelmélet”-nek nevezett. Megkísérelt egy modellt találni, amely bizonyos körülmények mellett az összes alapvető kölcsönhatást egyetlen kölcsönhatás (erő) különböző megjelenési formáiként adja. A tudomány által általános gravitációelmélet néven említett, a gravitáció és az elektromágneses erő általános törvényének egyesítésének munkájával megkísérelte az alapvető kölcsönhatások egyesítését és egyszerűsítését. Elméletét 1950-ben írta le a Scientific American című folyóiratban. Az általános gravitációelmélet kutatásába, ám mindeközben egyre elszigeteltebb lett (erőfeszítései miatt őrült tudósnak is bélyegezték). A kísérlete balsorsra volt ítélve, hiszen az erős kölcsönhatás és a gyenge kölcsönhatás különbözőségét csak az 1970-es években értették meg, 15 évvel Einstein halála után. Einstein erőegyesítési célja tovább él, egyik említésre méltó kísérlet erre a húrelmélet.

Thermodinamikai fluktuációk és a statisztikai fizika

Einstein első publikációja 1901-ben jelent meg az Annalen der Physik folyóiratban a hajszálcsövességről Folgerungen aus den Kapillaritätserscheinungen (A hajszálcsövesség jelenségéből levont következtetések) címen. 1902–1903-ban még két további cikket jelentetett meg, amivel az atomokat próbálta értelmezni statisztikai, matematikai nézőpontból. Cikkei a később, 1905-ben megjelent, a Brown-mozgásról és a molekulák létezésének erőteljes bemutatásáról szóló, továbbgondolt elmélet megalapozásának számítottak. 1903–1904 közötti kutatásai aztán főként az atomok jól körülhatárolt méretének meghatározásával foglalkoztak, amelyeket a diffúzió jelenségén át próbált megközelíteni.

A kritikus átlátszatlanság elmélete

Einstein egy másik, 1910-es kutatásában kitért a termodinamikai fluktuációk problémájára is és egy folyadék kritikus pontján belüli sűrűségváltozásait tárgyalta. Normál esetben a sűrűségfluktuációkat a szabadenergiának a sűrűséghez viszonyított második deriváltja szabályozza. A kritikus ponton ez a derivált nulla, ami nagy fluktuációkhoz vezet. A sűrűségfluktuációk hatása az, hogy minden hullámhosszú fény szóródik, s emiatt a folyadék tejfehérnek tűnik. Einstein ezt a Rayleigh-szóráshoz köti, ami akkor történik, midőn a fluktuáció mérete sokkal kisebb, mint a hullámhossz (ami megmagyarázza, miért kék az ég). Einstein kvantitatívan származtatta a kritikus opaleszcenciát a sűrűségfluktuációk tárgyalásából és bemutatta, hogy mind a hatás, mind a Rayleigh-szórás az anyag atomi felépítéséből származik.

Brown-mozgás

Az 1905-ben írt első cikkének címe Az álló folyadékbeli kis részecskék mozgásáról, amelyet a hő molekulamozgásának elmélete megkövetel. Ebben írta le a Brown-mozgással kapcsolatos meglátásait. Felhasználva az akkor vitatott kinetikus folyadékelméletet megállapította, hogy a jelenség – amely a megfigyelése után évtizedekkel is kielégítő magyarázatra vár – kísérleti bizonyítékot szolgáltat az atomok létezésére. Ez hitelt adott a statisztikus mechanikának is, amelynek jogossága akkoriban vitatott volt.

A cikket megelőzően az atomok hasznos segédfogalomnak tűntek; a fizikusok és kémikusok egyaránt erősen kételkedtek az atomok valóságos létezésében. Az atomi viselkedés Einstein-féle statisztikai tárgyalásmódja utat mutatott a kísérletező tudósoknak, hogyan lehet megfigyelni atomokat közönséges mikroszkópon keresztül.

Wilhelm Ostwald, aki korábban az atomellenes iskola egyik vezetője volt, később elmondta Arnold Sommerfeld német fizikusnak, hogy Einstein a Brown-mozgásra kidolgozott magyarázata vezette őt az atomok létezésének elfogadásához.

Fényelektromos jelenség

Második tanulmányában (Egy, a fény keletkezésével és átalakulásával kapcsolatos heurisztikus nézőpontról), vetette fel a „fénykvantum” ötletét (amit most fotonnak hívnak), és mutatta meg, hogyan lehet használni az elméletet a fényelektromos jelenség (vagy fotoeffektus) magyarázatára. A fénykvantum ötletét Max Planck német fizikus munkája adta, amelyben levezette a feketetest-sugárzás törvényét ama feltevéssel, hogy a fényenergia csak diszkrét mennyiségekben, ún. „kvantumokban” tud elnyelődni és kibocsátódni. Einstein megmutatta: ha feltételezi, hogy a fény valóban csak diszkrét csomagokban terjed, akkor meg tudja magyarázni a fényelektromos jelenség furcsa tulajdonságait.

A fénykvantum ötlete ellentmond a James Clerk Maxwell skót fizikus és matematikus által kidolgozott hullámelmélet egyenleteinek, amelyek szerint a fény elektromágneses sugárzás, és annak a feltevésnek is, hogy a fizikai rendszerek energiája végtelen kicsi részekre osztható. Bár a kísérletek kimutatták, még ezután sem fogadták el általánosan, hogy Einstein egyenletei a fényelektromos jelenségre pontosak. 1921-ben, amikor megkapta a Nobel-díjat, az indoklásban a fényelektromos jelenséggel kapcsolatos munkáját cím szerint is megemlítették. A legtöbb fizikus a későbbiekben elfogadta, hogy az egyenlet (hf = E_kilépési + E_mozgási) helyes, és a fénykvantumok léteznek.

A fénykvantumok elmélete komoly jel volt, hogy létezik egyfajta hullám-részecske kettősség: a fizikai rendszerek hullámszerű és részecskeszerű tulajdonságot is képesek mutatni. Ez az elképzelés szolgált alapvető útmutatóként a kvantummechanika kidolgozói számára. A fényelektromos jelenségről teljes képet csak a kvantummechanika kidolgozása után kaptunk.

Speciális relativitáselmélet

Einstein harmadik dolgozata „A mozgó testek elektrodinamikájáról” (eredeti nyelven, németül: "Zur Elektrodynamik bewegter Körper") címet viselte. Ez a munka vezeti be a speciális relativitáselméletet: az idő, a távolság, a tömeg és az energia olyan elméletét, amely összhangban van az elektromágnesességgel, de még nincs benne a gravitáció. A speciális relativitás szolgált a Michelson-Morley kísérlet óta fennálló rejtély megoldására. A kísérlet kimutatta, hogy a fénysebesség állandó, és nem függ a megfigyelő mozgásától. Ez a newtoni klasszikus mechanika szerint lehetetlen volt.

George Fitzgeraldnak már 1894-ben az volt a feltevése, hogy a Michelson-Morley eredmény megmagyarázható, ha a testek mozgásirányban megrövidülnek. Mégis a dolgozat alapvető egyenleteinek magvát, a Lorentz-transzformációt a holland fizikus, Hendrik Lorentz vezette be 1903-ban, matematikai formát adva Fitzgerald elképzelésének.

Einstein magyarázata két axiómára épült: Galilei régi ötletére, hogy a természet törvényeinek minden egymáshoz képest egyenletesen mozgó megfigyelő számára azonosnak kell lenniük, és arra a szabályra, hogy a vákuumbeli fénysebesség minden, egymáshoz képest inerciarendszerben lévő megfigyelő számára azonos. Az elméletnek számos szokatlan következménye van, mert az idő és tér abszolút voltát elveti. Az elméletet később nevezték el speciális relativitáselméletnek, hogy megkülönböztessék az általános relativitáselmélettől, amely minden megfigyelőt egyenértékűnek tekint, nem csak az egyenletesen mozgókat.

Az elmélet bővelkedik paradoxonokban, és közlésekor úgy tűnt, nem sok értelme van. Ezt felhasználták arra, hogy Einsteint kigúnyolják, de sikerült kidolgoznia a felmerülő ellentmondásokat, és megoldania a problémákat.

Tömeg-energia egyenértékűség

A negyedik dolgozat Függ-e a test tehetetlensége az energiájától?, amely 1905 végén került publikálásra, a relativitás axiómájának újabb következményét mutatta meg, a híres egyenletet, amely szerint a test energiája (E) megegyezik a tömegének (m) és a fénysebesség (c) négyzetének szorzatával:

E = mc²

Einstein ennek az egyenlőségnek komoly jelentőséget tulajdonított, mert megmutatta, hogy a tömeggel rendelkező részecskéknek nyugalomban is van energiájuk, ún. „nyugalmi energia”, ez különbözik a mozgási és a helyzeti energiától. Ennek ellenére a legtöbb tudós ezt csak különlegességnek tekintette az 1930-as évekig.

A tömeg-energia ekvivalenciával magyarázható, hogyan képesek a nukleáris fegyverek hatalmas energiát termelni. Ha megmérjük az atommag tömegét, azt tapasztaljuk, hogy az kisebb, mint az őt alkotó részecskék tömegeinek összege. Ebből a hiányzó tömegből kiszámolható, mekkora energia van az „atommagba zárva”. Ez lehetővé teszi, hogy kiszámítsuk, amely atommag-átalakulások járnak energiafelszabadulással, és mekkorával. Egyszerű számítással meghatározható a maghasadáskor felszabaduló energia, ha tudjuk az urán atommagja és a keletkező atommagok tömegét.

Gravitációs hullámok

A gravitációs hullámok nem létezhetnek a newtoni gravitációs elméletben, amely azt feltételezi, hogy a gravitáció fizikai kölcsönhatásai végtelen sebességgel terjednek. Ezzel szemben a gravitációs hullámok létezése az általános relativitáselméletben a Lorentz-invariancia miatt lehetséges, amely magával hozza a gravitáció fizikai kölcsönhatásainak véges terjedési sebességének fogalmát. Einstein 1916-ban gravitációs hullámokat jósolt a téridő görbületében keletkező fodrozódásokként, amelyek hullámként terjednek, kifelé haladva egy pontszerű forrásból, és energiát szállítva gravitációs sugárzásként.

A gravitációs hullámok első, közvetett észlelésére az 1970-es években került sor egy szorosan keringő neutroncsillag-pár, a PSR B1913+16 megfigyelése során. A keringési idejük alatti lassulásra az a magyarázat, hogy gravitációs hullámokat bocsátottak ki. Einstein eredeti, gravitációs hullámokra vonatkozó jóslatát 2016. február 11-én erősítették meg, amikor a LIGO kutatói 2015. szeptember 14-én, közel száz évvel a jóslat után publikálták a Földön észlelt első gravitációs hullám megfigyelést.

Lyuk-argumentum és „Entwürf”-teória

Az általános relativitáselmélet fejlesztése során Einsteint egy probléma zavarta az elmélet mérték-invarianciájával kapcsolatban, amely afféle „lyukként” jelent meg az általános elméletben. Megfogalmazott egy érvet, amely arra a következtetésre vezetett, hogy az általános relativisztikus térelmélet lehetetlen. Felhagyott a teljesen általánosan kovariáns tenzoregyenletek keresésével, és olyan egyenleteket keresett, amelyek csak az általános lineáris transzformációkra invariánsak.

1913 júniusában ezen vizsgálatok eredménye volt az Entwürf-elmélet („Vázlat”). Ahogy a neve is sugallja, elméleti vázlat volt, kevésbé elegáns és nehezebb, mint az általános relativitáselmélet, a mozgásegyenleteket további mértékrögzítő feltételekkel kiegészítve. Több mint két év intenzív munka után Einstein rájött, hogy a lyuk-érv tévedés, így 1915 novemberében elvetette az egész teóriát.

Fizikai kozmológia

1917-ben Einstein az általános relativitáselméletet az univerzum egészének szerkezetére alkalmazta. Felfedezte, hogy az általános téregyenletek egy dinamikus univerzumot jósolnak, amely vagy összehúzódik, vagy tágul. Mivel akkoriban hiányoztak a dinamikus univerzumra vonatkozó megfigyelési bizonyítékok, bevezetett a téregyenletekbe egy új fogalmat, a kozmológiai állandót, hogy az elmélet statikus univerzumot is jósolhasson. A módosított téregyenletek zárt görbületű statikus univerzumot jósoltak, összhangban Einstein Mach-elvének ezekben az években alkotott felfogásával. Ez a modell Einstein-világként vagy Einstein statikus univerzumaként vált ismertté. Cikkét a modern elméleti kozmológia megjelenésének kezdetének tekintik széles körben.

Miután Edwin Hubble 1929-ben felfedezte a galaxisok vöröseltolódásának különbözőségét (amelynek legvalószínűbb oka a tér tágulása lehet), Einstein felhagyott a világegyetem statikus modelljével, és két dinamikus kozmoszmodellt javasolt: az 1931-es Friedmann–Einstein univerzumot és az 1932-es Einstein–de Sitter univerzumot. Einstein mindkét modellben elvetette a kozmológiai állandót, azt állítva, hogy az „elméletileg mindenesetre nem kielégítő”.

Egyes források szerint Einstein későbbi éveiben a kozmológiai állandót „legnagyobb baklövésének” nevezte. Más források viszont kétségbe vonták ezt az állítást.

2013 végén az ír fizikus, Cormac O'Raifeartaigh vezette csapat bizonyítékot talált arra, hogy röviddel Hubble galaxisok zsugorodásával kapcsolatos megfigyeléseinek megismerése után Einstein a világegyetem egy állandósult állapotú modelljét vizsgálta. Egy eddig figyelmen kívül hagyott, 1931 elejére datálható kéziratában Einstein a táguló világegyetem egy olyan modelljét vizsgálta, amelyben az anyag sűrűsége állandó marad az anyag folyamatos keletkezése miatt, ezt a folyamatot a kozmológiai állandóval társította. Ahogy cikkében leszögezte: „A következőkben szeretném felhívni a figyelmet az (1) egyenlet egy olyan megoldására, amely figyelembe veszi Hubbel (sic!) tényeit, és amelyben a sűrűség idővel állandó. […] Ha egy fizikailag korlátozott térfogatot veszünk figyelembe, az anyagrészecskék folyamatosan elhagyják. Ahhoz, hogy a sűrűség állandó maradjon, az anyag új részecskéinek folyamatosan kell keletkezniük a térfogatban az űrből.” Einstein állandósult állapotú modellje azonban alapvető hibát tartalmazott, és gyorsan elvetette az ötletet.

Energiaimpulzus pszeudotenzor

Az általános relativitáselmélet dinamikus téridőt foglal magában, ezért nehéz belátni, hogyan lehet azonosítani a megmaradt energiát és a lendületet. A Noether-tétel lehetővé teszi, hogy a mennyiségeket egy eltolásinvarianciával rendelkező Lagrange-függvényből határozzuk meg, de az általános kovariancia az eltolásinvarianciát egyfajta mértékszimmetriává teszi. Az általános relativitáselméleten belül Noether előírásai alapján származtatott energia és lendület emiatt nem alkot valódi tenzort.

Einstein azt állította, hogy egy alapvető okból igaz: a gravitációs mezőt koordináták megválasztásával el lehet tüntetni. Azt állította, hogy a nemkovariáns energiamomentum pszeudotenzor valójában a gravitációs mezőben az energiamomentum-eloszlás legjobb leírása. Míg a nemkovariáns objektumok, mint például a pszeudotenzorok használatát Erwin Schrödinger és mások kritizálták, Einstein megközelítését olyan fizikusok is megerősítették, mint Lev Landau és Jevgenyij Lifsitz.

Féreglyukak

1935-ben Einstein Nathan Rosennel együttműködve elkészítette egy féreglyuk modelljét, amelyet gyakran Einstein-Rosen hidaknak neveznek. Motivációjuk az volt, hogy a töltéssel rendelkező elemi részecskéket a gravitációs téregyenletek megoldásaként modellezzék, összhangban az Einstein által még 1919-ben írt „Spielen Gravitationsfelder im Aufbau der materiellen Elementarteilchen eine wesentliche Rolle?” (Vajon alapvető szerepet játszik-e a gravitációs mező az elemi részecskék szerkezetében?) című cikkben felvázolt programmal. Ezen megoldásokba Schwarzschild-metrika szerinti fekete lyukakat vágtak és illesztettek be, hogy hidat hozzanak létre két térbuborék között. Mivel e megoldások magukban foglalták a téridő görbületét fizikai test jelenléte nélkül, Einstein és Rosen azt feltételezték: ezek adhatják meg egy olyan elmélet kezdetét, amely elkerüli a pontszerű részecskék fogalmát. Később azonban kiderült, hogy az Einstein-Rosen hidak nem stabilak.

Mozgásegyenletek

Az általános relativitáselméletben a gravitációs erőt a téridő görbületeként képzelik el. Ez egy ide-oda görbült pálya, nem pedig egy olyan erő eredménye, amely eltérít egy testet az ideális egyenes vonalú mozgásából, hanem inkább a test azon kísérlete, hogy szabadon essen át egy olyan háttéren, amelyet önnön jelenléte görbít más tömegek jelenlétével együtt. John Archibald Wheeler egy megjegyzése, amely a fizikusok körében közmondásossá vált, így foglalja össze az elméletet: "A téridő megmondja az anyagnak, hogyan mozogjon; az anyag megmondja a téridőnek, hogyan görbüljön." Az Einstein-féle téregyenletek az elmélet utóbbi aspektusát fedik le, a téridő görbületét az anyag és az energia eloszlásához kapcsolják. Az általános relativitáselméletben levő geodéziai egyenlet az előbbi aspektust fedi le, kijelentve, hogy a szabadon eső testek a görbült téridőben a lehető legegyenesebb vonalakat követik. Einstein ezt egy „független alapvető feltételezésnek” tekintette, amelyet a téregyenletek mellett kellett posztulálni az elmélet kiegészítése érdekében. Mivel úgy vélte, hogy ez az általános relativitáselmélet eredeti bemutatásának hiányossága, magukból a téregyenletekből kívánta levezetni. Mivel az általános relativitáselmélet egyenletei nemlineárisak, egy tiszta gravitációs mezőkből álló energiakocka, mint például egy fekete lyuk, egy olyan pályán mozogna, amelyet maguk az Einstein-téregyenletek határoznak meg, nem pedig egy új törvény. Ennek megfelelően Einstein azt javasolta, hogy a téregyenletek határozzák meg egy szinguláris megoldás, például egy fekete lyuk útját, mint geodetikus. Mind a fizikusok, mind a filozófusok gyakran ismételték azt az állítást, hogy a geodetikus egyenlet a téregyenletek gravitációs szingularitás mozgására való alkalmazásával kapható meg, de ez az állítás továbbra is vitatott.

Einstein-Cartan–elmélet

Ahhoz, hogy a nem forgásszimmetrikus részecskéket be lehessen építeni az általános relativitáselméletbe, az affinitív kapcsolatot általánosítani kellett, hogy tartalmazzon egy antiszimmetrikus részt, az úgynevezett torziót. Ezt a módosítást Einstein és Élie Cartan végezte el az 1920-as években.

Fotonok és energiakvantumok

Egy 1905-ös tanulmányában Einstein azt feltételezte, hogy maga a fény lokalizált részecskékből (ún. kvantumokból) áll. Einstein fénykvantumait szinte minden fizikus, köztük Max Planck és Niels Bohr is elutasította. Ez az elképzelés csak 1919-ben vált általánosan elfogadottá Robert Millikan fotoelektromos hatással kapcsolatos részletes kísérleteivel és a Compton-szórás mérésével.

Einstein arra a következtetésre jutott, hogy minden f frekvenciájú hullámhoz hf energiájú fotonok halmaza kapcsolódik, ahol h a Planck-állandó. Nem mondott sokkal többet, mert nem volt biztos abban, hogy a részecskék hogyan kapcsolódnak a hullámhoz. Azt viszont felvetette, hogy ez az elképzelés megmagyarázhat bizonyos kísérleti eredményeket, nevezetesen a fényelektromos hatást. A fénykvantumokat Gilbert N. Lewis nevezte el fotonoknak 1926-ban.

Kvantált atomrezgések

1907-ben Einstein felvázolt egy olyan anyagmodellt, amelyben a rácsszerkezet minden atomja független harmonikus oszcillátor. Az Einstein-modellben minden atom függetlenül oszcillál – minden oszcillátor egyenlő időközönként elosztott kvantált állapotok sorozatát alkotja. Tisztában volt azzal, hogy a tényleges oszcillációk frekvenciájának meghatározása nehéz lesz, mégis felvetette az elméletet, mert különösen világosan bizonyította, hogy a kvantummechanika képes megoldani a klasszikus mechanika fajhő-problémáját. Peter Debye később finomította a modellt.

Bose–Einstein-eloszlás

1924-ben Einstein egy rövid dolgozatot kapott Satyendra Nath Bose fiatal indiai fizikustól, amelyben a fényt fotonokból álló gázként írja le, és megkérte Einsteint, hogy segítsen a publikálásban. Einstein megállapította, hogy hasonló energiaeloszlás lehet érvényes az atomokra is, és egy cikket közölt német nyelven a Zeitschrift für Physik folyóiratban, ebben leírta Bose modelljét, és elmagyarázta a modell következményeit. Emellett Einstein saját cikkeket is publikált, amelyekben leírta a modellt és annak következményeit, köztük a Bose–Einstein-kondenzáció jelenségét, amely szerint egyes részecskéknek nagyon alacsony hőmérsékleten is meg kell jelenniük. Csak 1995-ben állították elő kísérletileg az első ilyen kondenzátumot Eric Allin Cornell és Carl Wieman a Colorado Egyetem NIST – JILA laboratóriumában épített ultrahűtő berendezések segítségével. A Bose–Einstein-eloszlás, mint azóta kiderült, a bozonok (például a fotonok) eloszlását írja le és az ezzel kapcsolatos kísérletek megfigyelésére használják.

Hullám vagy részecske kettősség

1908-ban magántanár lett a Berni Egyetemen és ebbéli munkássága során a Physikalische Zeitschritt folyóiratban megjelentetett „Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung” (Nézeteink fejlődése a sugárzás összetételéről és lényegéről) című, a fény kvantálásáról szóló, valamint egy korábbi, 1909-es cikkében Einstein kimutatta, hogy Max Planck energiakvantumainak jól definiált momentumokkal kell rendelkezniük, és bizonyos tekintetben független, pontszerű részecskékként kell viselkedniük. Ez a cikk vezette be a foton fogalmát, és inspirálta a hullám-részecske dualitás fogalmát a kvantummechanikában. Einsteint ez a hullám-részecske dualitás konkrét bizonyítékként indította arra a meggyőződésére, hogy a fizikának új, egységes, modern alapokat kell felállítani az addigi, megfigyeléseken és következtetéseken alapuló helyett, amelyek még olyan ósdi elképzeléseket is tartalmaztak a fény terjedésére, mint az éter.

Nullponti energia

A nullponti energia a klasszikus fizika és a kvantumfizika közötti ellentmondás egyik fő példája. A termodinamika I. főtételéből következik, hogy abszolút nulla fokon a testek nem rendelkeznek energiával. A határozatlansági reláció viszont kimondja, hogy a részecskék helyzete és mozgása nem határozható meg egyszerre, tehát elmosódottak – vagyis ami létezik, az mozog, és így rendelkezik mozgási energiával. Ha mindkét tétel igaz lenne, akkor a testek abszolút nulla fokon megszűnnének létezni. Ez viszont nem következik be, mert a testek (részecskék) energiaszintje az abszolút nulla fok felé közelítve kitér, és sosem csökken nullára. Ezt a kitérési szintet nevezik nullponti energiának.

Ezt az ellentmondást vizsgálta 1911 és 1913 között befejezett munkáinak sorozatában Planck, és újrafogalmazva 1900-beli kvantumelméletét, bevezette a nullponti energia gondolatát a „második kvantumelméletében”. Ez az elképzelés hamarosan felkeltette Einstein és asszisztense, Otto Stern figyelmét. Feltételezve, hogy a forgó kétatomos molekulák energiája nullponti energiát tartalmaz, összehasonlították a hidrogéngáz elméleti fajhőjét a kísérleti adatokkal. A számok szépen egyeztek. Az eredmények közzététele után azonban azonnal visszavonták támogatásukat, mivel már nem bíztak a nullponti energia elméletének helyességében.

Stimulált emisszió

A stimulált vagy gerjesztett emisszió az a folyamat, amelynek során egy adott frekvenciájú bejövő foton kölcsönhatásba lép egy gerjesztett elektronnal (vagy más gerjesztett molekulaállapottal), aminek következtében az alacsonyabb energiaszintre esik. A felszabaduló energia átkerül az elektromágneses mezőbe, egy új fotont hozva létre, amelynek frekvenciája, polarizációja és terjedési iránya megegyezik a beeső hullám fotonjainak frekvenciájával. Ez ellentétben áll a spontán emisszióval, amely a felső energiaszintű atomok/oszcillátorok mindegyikére jellemző sebességgel történik, függetlenül a külső elektromágneses mezőtől.

Az Amerikai Fizikai Társaság szerint Albert Einstein volt az első, aki helyesen megjósolta a gerjesztett emisszió jelenségét 1916-ban kezdődő, és 1917-ben befejezett, a Physikalische Zeitschrift folyóiratban közölt tanulmánysorozatában, amelynek eredményeként létrejött az, amit ma Einstein B együtthatónak nevezünk. Einstein munkássága a mézer és a lézer elméleti alapjává vált. A folyamat formájában megegyezik az atomabszorpcióval, amelyben az elnyelt foton energiája azonos, de ellentétes irányú atomátmenetet okoz: az alacsonyabb energiaszintről egy magasabb energiaszintre. Normál közegben, termikus egyensúlyban az abszorpció meghaladja a gerjesztett emissziót, mivel több elektron van az alacsonyabb, mint a magasabb energiaszinteken. Amikor azonban populációinverzió van jelen, a gerjesztett emisszió sebessége meghaladja az abszorpcióét, és nettó optikai erősítés érhető el. Egy ilyen erősítő közeg, egy optikai rezonátorral együtt, a lézer vagy mézer szívét alkotja. Visszacsatolási mechanizmus hiányában a lézererősítők és a szuperlumineszcens források is a gerjesztett emisszió alapján működnek. A fény abszorpciójának és emissziójának statisztikája csak akkor lenne összhangban Planck eloszlási törvényével, ha az n fotont tartalmazó módusba történő fénykibocsátás statisztikailag nagyobb lenne az üres módusba történő fénykibocsátáshoz képest. Ez a cikk óriási hatással volt a kvantummechanika későbbi fejlődésére, mivel ez volt az első tanulmány, amely kimutatta, hogy az atomátmenetek statisztikájának egyszerű törvényei vannak.

Anyaghullámok

Az anyaghullámok a kvantummechanika elméletének központi részét képezik, mivel a hullám-részecske dualitás felét alkotják. Minden olyan skálán, ahol a mérések praktikusak voltak, az anyag hullámszerű viselkedést mutat. Például egy elektronnyaláb diffrakciója ugyanúgy bekövetkezhet, mint egy fénynyaláb vagy egy vízhullám. Azt az elképzelést, hogy az anyag hullámként viselkedik, Louis de Broglie francia fizikus vetette fel 1924-ben, ezért az anyaghullámokat de Broglie-hullámoknak is nevezik. Einstein megismerkedett Louis de Broglie munkásságával, és támogatta elképzeléseit, amelyeket eleinte a tudóstársadalom szkeptikusan fogadott. Egy másik jelentős cikkében ebből a korszakból Einstein megfigyelte, hogy a de Broglie-hullámok megmagyarázhatják Bohr és Sommerfeld kvantálási szabályait. Később aztán ez a cikk inspirálta Schrödinger 1926-os munkáját, amelyben megalkotta az elektron megfelelő háromdimenziós hullámegyenletét, s egyben megadta az időfüggetlen rendszerek hullámegyenletének egy "levezetését", valamint kimutatta, hogy az helyes energia-sajátértékeket ad egy hidrogénszerű atomra. Ezt a tanulmányt világszerte a huszadik század egyik legfontosabb eredményének tartják, amely forradalmasította a kvantummechanika legtöbb területét.

Einstein ellenállása a kvantummechanikával szemben

Einstein kapcsolata a kvantummechanikával meglehetősen érdekes volt. Ő volt az első, még Max Planck, a kvantum felfedezője előtt, aki azt mondta, hogy a kvantumelmélet forradalmi elmélet. Ötlete, hogy a fény kvantumokból áll, említésre méltó változás a fizika klasszikus értelmezéséhez képest. 1909-ben bemutatta első dolgozatát egy fizikuscsoportnak, és kijelentette: meg kell találniuk a módját, hogy a hullámot és a részecskét egyként tudják felfogni.

Az eredeti kvantummechanikát az 1920-as évek közepén felváltó új kvantummechanika Einsteinnek csalódást okozott, mivel azt valószínűségi, és nem szemléltethető alapokra helyezte. Einstein ugyan egyetértett azzal, hogy akkoriban ez volt a legelfogadhatóbb elmélet, ám egy még „teljesebb” magyarázatot várt: még determinisztikusabbat.

1926-ban levelet írt Max Bornnak, ebből való Einstein híres megjegyzése: „A kvantummechanika bizonyára hatásos. Mégis egy belső hang azt súgja nekem, hogy ez még nem az igazi. Sok mindent mond az elmélet, de nem igazán visz közelebb az Öreg (Isten) titkához. Én legalábbis meg vagyok győződve, hogy Ő nem dobókockázik.”

Niels Bohr, aki gyakran vitatkozott Einsteinnel a kvantummechanikáról, ezt felelte: „Ne mondd meg Istennek, hogy mit kell csinálnia!”

Nem önmagában a valószínűségi elméletet utasította el – Einstein valószínűségi elemzéseket végzett a Brown-mozgásról és a fotoeffektusról szóló művében, a „csodálatos 1905-ös év” előtti művében is –, mégis úgy gondolta: a fizikai jelenségek alapjában véve determinisztikusak.

Einstein–Podolsky–Rosen-paradoxon

Einstein soha nem fogadta el teljesen a kvantummechanikát. Bár elismerte, hogy az helyes előrejelzéseket tesz, mégis úgy gondolta, hogy a természetnek egy sokkal alapvetőbb leírása is lehetséges. Az évek során számos érvet hozott fel ennek alátámasztására, de a számára legkedveltebb egy 1930-as, Bohrral folytatott vitára nyúlik vissza. Einstein egy gondolatkísérletet javasolt, amelyben két tárgyat kölcsönhatásba léptetnek, majd nagy távolságra eltávolítanak egymástól. A két tárgy kvantummechanikai leírása egy matematikai entitás, amelyet hullámfüggvénynek neveznek. Ha adott a hullámfüggvény, amely leírja a két tárgyat kölcsönhatásuk előtt, akkor a Schrödinger-egyenlet megadja a hullámfüggvényt, amely leírja őket a kölcsönhatásuk után. De mivel azt később kvantum-összefonódásnak nevezték, az egyik tárgy mérése a másik tárgyat leíró hullámfüggvény azonnali megváltozásához vezetne, függetlenül attól, hogy milyen messze van. Sőt, az első tárgyon végzett mérés megválasztása befolyásolja, milyen hullámfüggvényt eredményezhet a második tárgy esetében. Einstein úgy érvelt: az első tárgyról a másodikra semmilyen hatás nem terjedhet át azonnal. Valójában – érvelt – a fizika azon múlik, hogy képesek vagyunk-e különbséget tenni egy dolog és egy másik között, és az ilyen pillanatnyi hatások ezt megkérdőjeleznék. Mivel a második tárgy valódi „fizikai állapotát” nem lehet azonnal megváltoztatni az elsővel végzett művelettel, Einstein arra a következtetésre jutott, hogy a hullámfüggvény nem lehet ez a valódi fizikai állapot, csak annak egy hiányos leírása.

Az érvelés egy híresebb változata 1935-ben jelent meg, amikor Einstein Boris Podolskyval és Nathan Rosennel közösen publikált egy cikket, amelyben felvázolta az EPR-paradoxonként ismertté vált jelenséget. A gondolatkísérletben két részecske úgy lép kölcsönhatásba, hogy az őket leíró hullámfüggvény összefonódik. Ekkor, függetlenül attól, hogy a két részecske milyen messze van egymástól, az egyik részecske pontos helyzetmérése magában foglalná a másik részecske helyzetmérése eredményének tökéletes előrejelzését. Hasonlóképpen, az egyik részecske impulzusának pontos mérése ugyanolyan pontos előrejelzést eredményezne a másik részecske impulzusára vonatkozóan anélkül, hogy a másik részecskét bármilyen módon meg kellene zavarni. Azt állították, hogy az első részecskén végrehajtott semmilyen művelet nem befolyásolhatja azonnal a másikat, mivel ez azt jelentené, hogy az információ fénysebességnél gyorsabban terjedne, amit a relativitáselmélet tilt. Egy elvet hívtak segítségül, amelyet később az „EPR valóságkritériumként” ismertek, miszerint: „Ha egy rendszer bármilyen módon történő megzavarása nélkül biztosan (azaz egységnyi valószínűséggel ) meg tudjuk jósolni egy fizikai mennyiség értékét, akkor létezik a valóságnak egy olyan eleme, amely megfelel ennek a mennyiségnek.” Ebből arra következtettek, hogy a második részecskének rendelkeznie kell mind a helyzet, mind a lendület határozott értékével, mielőtt bármelyik mennyiséget megmérnénk. A kvantummechanika azonban ezt a két megfigyelhető mennyiséget összeegyeztethetetlennek tekinti, és ezért nem társítja egyszerre mindkettő értékét egyetlen rendszerhez sem. Einstein, Podolsky és Rosen ezért arra a következtetésre jutottak, hogy a kvantumelmélet nem nyújt teljes leírást a valóságról.

1964-ben John Stewart Bell sokkal tovább vitte a kvantum-összefonódottság elemzését. Arra a következtetésre jutott: ha egy összefonódott pár két különálló részecskéjén függetlenül végeznek méréseket, akkor a feltételezés, hogy az eredmények a feleken belüli rejtett változóktól függenek, matematikai megkötést jelent arra vonatkozóan, hogy a két mérés eredményei hogyan korrelálnak. Ezt a megkötést később Bell-egyenlőtlenségnek nevezték. Bell ezután kimutatta, hogy a kvantumfizika olyan korrelációkat jósol, amelyek megsértik ezt az egyenlőtlenséget. Következésképpen a rejtett változók csak akkor magyarázhatják a kvantumfizika jóslatait, ha azok „nem lokálisak”, vagyis a két részecske valahogyan képes azonnal kölcsönhatásba lépni, függetlenül attól, hogy milyen messze kerülnek egymástól. Bell azzal érvelt, hogy mivel a kvantumjelenségek rejtett változókkal történő magyarázata nem lokalitást igényelne, az EPR-paradoxon „úgy oldódik fel, ahogyan Einstein a legkevésbé szerette volna”.

Ennek ellenére, és bár Einstein túlságosan bonyolultnak találta az EPR-cikkben szereplő érvelést, a cikk a Physical Review folyóiratban megjelent legbefolyásosabb cikkek közé került, és a kvantum-információelmélet fejlődésének központi elemének tekintik.

Einstein és Bohr vitái

Einstein és Niels Bohr között a kvantummechanikáról folytatott nyilvános viták sorozata zajlott, mivel egyes kérdésekben nem értettek egyet. Bár a két tudós között tudományos nézetkülönbségek feszültek, egész életükben jó barátok voltak, és élvezték, hogy egymásra vitabeli ellenfélként tekinthettek. Véleménykülönbségeik és a kvantummechanika megszilárdítását segítő későbbi felfedezések ellenére Bohr és Einstein kölcsönös csodálatot tartottak fenn, amely életük végéig tartott. Vitáikra a tudományfilozófia szempontjából betöltött jelentőségük miatt emlékezünk, amennyiben nézeteltéréseik – és Bohr kvantummechanika-változatának uralkodó nézetté válásának eredménye – a fizika modern megértésének alapjait jelentették.

Tudományos érvelésük során Bohr egyfajta saját értelmezést, a tudománytörténet által Koppenhágai-értelmezésnek nevezett érvrendszert dolgozott ki akkori asszisztensével, Werner Heisenberggel. A koppenhágai interpretációnak nincs egyértelműen meghatározó állítása. A kifejezés magában foglalja a 20. század második negyedében számos tudós és filozófus által kialakított nézeteket, amelyeket Bohr rendszerezett és foglalt valamiféle egységes keretbe.

Az értelmezés részeként általánosan elfogadott alapelvek a következők:

• A kvantummechanika eredendően indeterminisztikus.
• A megfelelési elv: megfelelő határértékben a kvantumelmélet hasonlítani kezd a klasszikus fizikához, és reprodukálja a klasszikus jóslatokat.
• A Born-szabály: egy rendszer hullámfüggvénye valószínűségeket ad a rendszeren végzett mérések eredményeire.
• Kiegészítő jelleg: bizonyos tulajdonságok nem definiálhatók együttesen ugyanarra a rendszerre egyszerre. Ahhoz, hogy egy rendszer egy adott tulajdonságáról beszéljünk, a rendszert egy adott laboratóriumi elrendezés kontextusában kell vizsgálni. A kölcsönösen kizáró laboratóriumi elrendezéseknek megfelelő megfigyelhető mennyiségek nem jósolhatók meg együttesen, de több ilyen, kölcsönösen kizáró kísérlet figyelembevétele szükséges egy rendszer jellemzéséhez.

Einstein azonban nem tudta elfogadni ezt az érvrendszert és szinte intézményesített vitasorozatba bocsátkozott a téma felett, állítva, hogy a fizikának determinisztikusnak kell lennie, és ennél fogva kell lennie egy általános elvnek, amely alól a kvantummechanika sem vonható ki, mint ahogy Bohr állította és amely véleményét az „Isten nem kockázik az univerzummal” szállóigévé lett mondata foglalt össze.

Filozófiai nézetek

Filozófiai nézeteit tekintve, ifjúkorában a logikai pozitivizmus és ezen belül is elsősorban Ernst Mach hatása alá került: 18 éves kora körül (1897 táján) ismerkedett meg az említett szerző két könyvével, a Mechanikával és a Hőtannal, főleg az előbbit tartotta nagyra. Nézeteinek maga adott hangot egy 1913-ban Machhoz írt levelében (ezen kívül pedig számos későbbi művében és megnyilatkozásában), amelyben zseniálisnak nevezte annak elgondolásait és alaptalannak a Mach–Planck-vita során Planck által megfogalmazott kritikákat – a vita arról szólt, hogy az akkori fizika által leírt világkép „valóságos”, az emberi tudattól független-e, ahogy a realista Planck gondolta, tehát hogy létrehozása során a tudat alkalmazkodik a valósághoz; vagy pedig épp fordítva: a tudat csak egy képet hoz-e létre, amely csak célszerű gondolati konstrukció, az érzetek észszerűsített rendszerezése-e, ahogy a szenzualista talajon álló pozitivista Mach hirdette. Planck szerint Mach azért szerezhetett nézeteinek bizonyos népszerűséget, mert a hitelét vesztett newtoni mechanisztikus világkép ellen harcolt, azonban nézetei emellett a fizikai világkép valóban értékes részeit is lerombolják.

Einstein azonban nem sokáig maradt Mach feltétlen híve, és már korai írásaiban is találhatóak olyan gondolatok, amelyek pozitivista alapon nem értelmezhetőek hitelesen. Egyik barátjának, M. A. Bessónak – valószínűleg ő volt, aki megismertette Mach nézeteivel – 1918-ban írt levelében Einstein Newton első törvényét, a fénysebesség állandóságának elvét, és a tehetetlen és súlyos tömeg egyenlőségét kétségtelen tényeknek nevezi, 1919-ben pedig Paul Ehrenfestnek írva a valamennyi inerciarendszer ekvivalenciáját kimondó tételt „empirikusnak” nevezte.

A jelek arra utalnak, hogy lassú eltávolodása a pozitivizmustól már 1907-ben elkezdődött, amikor is nem volt hajlandó elvetni a relativitáselméletet Walter Kaufmann egy olyan kísérlete miatt, amelynek eredményei jobban összhangba hozhatóak voltak Bucherer és Abraham elektronelméletével, mint a sajátjával. Az eredményeket elfogadta, de a relativitáselmélethez mégis ragaszkodott, mondván, hogy az átfogóbb jellegű (márpedig a megfigyeléseket elsődlegesnek tartó pozitivista ilyet nem tehetne).

Einstein munkamódszerének sajátossága volt, hogy képes volt filozófiai alapokról kiindulva vizsgálni fizikai jelenségeket és matematikailag magyarázni azokat, így több tudományterülettel alátámasztani elméleteit. Ez történt például, amikor kimondta, hogy a fénysebesség vákuumban minden inerciarendszerben ugyanakkora, amellett, hogy minden fizikai törvény ugyanolyan alakú minden inerciarendszerben, azaz egymáshoz képest állandó sebességgel mozgó rendszerekben. Einstein megmutatta, hogy nemcsak logikailag kompatibilisek, de kompatibilisek minden optikai és más kísérlettel, amit 1905-ig végeztek. Einstein már jó ideje tudta, hogy a természet és a mérések ezt a két axiómát sugallják, de hosszú időbe tellett, míg ráébredt arra, hogy a gondot a sebesség-összeadás okozza. A sebességösszeadás pedig annak a következménye, hogyan mérjük az időt egy inerciarendszerben. Hogyan döntjük el egy adott inerciarendszerben, hogy két esemény egyidejű-e? Segített rajta Mach és Poincaré olvasása is, azonban a tudománytörténészeknek az a sejtése, hogy mivel annak idején éppen Hume Az emberi természet vizsgálata című művét olvasta, Hume megfogalmazása, miszerint „A doktrína az, hogy az idő nem más, mint az a mód, amelyben a valós tárgyak léteznek”, döntő lehetett az idő relatív koncepciójának kialakításában. Ez lehetett az Einstein által „lépésnek” elismert felismerés. Mint később leírta, ezután hat hét alatt elkészült a mű. Levezette az inerciarendszereket összekötő transzformációt, és a módosított sebességösszeadást. Bebizonyította, hogy a Maxwell-egyenletek minden inerciarendszerben azonos alakúak. Módosította a Newton-egyenleteket, rámutatott, hogy a test tömege nem állandó, hanem függ a sebességétől.

Vallásosokhoz való viszonya

Érdekes módon Einsteint istenhívőnek és ateistának is egyformán állítják egyesek, a tőle való kiemelt idézetek sorait felhozva példának. Einstein spirituális nézeteit számos írásban és interjúban fejtette ki. Azt mondta, szimpatizál Baruch Spinoza filozófiájának személytelen panteista Istenével. Nem hitt egy megszemélyesíthető istenben, aki az emberek sorsával és cselekedeteivel foglalkozik, ezt a nézetet naivnak bélyegezte. Tisztázta azonban, hogy „nem vagyok ateista” és inkább agnosztikusnak, vagy „mélyen vallásos nemhívőnek” nevezte magát. Azt írta például, hogy „Egy szellem nyilvánul meg a világegyetem törvényeiben – egy szellem, amely messze felülmúlja az emberét, és amellyel szemben szerény képességeinkkel alázatosnak kell éreznünk magunkat. Ily módon a tudomány keresése egy különleges vallásos érzéshez vezet.”

Einstein elsősorban nem vallásos humanista és etikai kultúra csoportokkal állt kapcsolatban előbb az Egyesült Királyságban, majd az Egyesült Államokban. Tagja volt a New York-i Első Humanista Társaság tanácsadó testületének, és tiszteletbeli tagja volt a Racionalista Egyesületnek, amely a New Humanist című művet adja ki Nagy-Britanniában. A New York-i Etikai Kulturális Társaság 75. évfordulójára kijelentette, hogy az etikai kultúra eszméje testesíti meg személyes elképzelését arról, hogy mi a legértékesebb és legmaradandóbb a vallási idealizmusban. Megjegyezte: „'Etikai kultúra' nélkül nincs megváltás az emberiség számára.”

Az egyik legfontosabb leírása istenfelfogásáról egy 1954. január 3-án kelt, Eric Gutkind filozófusnak írt német nyelvű levelében található:

Az Isten szó számomra nem más, mint az emberi gyengeségek kifejeződése és terméke, a Biblia pedig tiszteletre méltó, de valahogy primitív és mégis meglehetősen gyerekes legendák gyűjteménye. Ezt semmilyen értelmezés, bármilyen finom is legyen (számomra), nem tudja megváltoztatni. ... Számomra a zsidó vallás, mint minden más vallás, a leggyerekesebb babonák megtestesülése. És a zsidó nép, amelyhez örömmel tartozom és amelynek mentalitásához mély rokonságot érzek, számomra nem más tulajdonsággal rendelkezik, mint minden más nép. … Nem látok bennük semmi „kiválasztottat”.

Világnézete minden bizonnyal változott az idők során. Talán az egyik ilyen váltópont 12 éves korában történhetett:

„A hajszából az első kivezető utat a vallás mutatta, amelyet a hagyományos nevelő-oktató gépezet minden gyermekbe beleplántált. Így lettem én is – noha vallástalan (zsidó) szülők gyermeke voltam – mélyen vallásos, ez azonban 12 éves koromban hirtelen véget ért. A népszerű tudományos művek olvasása során hamarosan meggyőződtem arról, hogy a bibliai történetek jó része nem lehet igaz. Ennek következményeként szinte fanatikus szabadgondolkodóvá váltam, amihez az az érzés társult, hogy az állam szántszándékkal hazudik az ifjúságnak. Ennek az élménynek az lett a következménye, hogy bizalmatlan lettem minden tekintéllyel szemben, szkeptikussá lettem a mindenkori társadalmi környezetben élő meggyőződésekkel szemben” (Részlet Albert Einstein 1946-ban írt önéletrajzából)

Egy másik idézet:

„Én egy mélységesen vallásos hitetlen vagyok; ez egy új vallásféle.” Levél Hans Muehsamhoz (1954. március 30.); Einstein Archívum 38–434

Pacifizmusa

Az első világháború idején merült fel először a háborúkkal szemben tanúsított nézetek közötti választás, amelyben Einstein az élethosszig tartó pacifizmus oldalára állt, mert úgy hitte, hogy a háborúk az emberi fejlődés útjában állnak. Úgy vélte, hogy a háborúk a minden élőlényben megtalálható természetes agresszív hajlam eredményei, és hogy a háború céljai és okai egyszerűen csak e hajlamok igazolását jelentik. Egy nemzetek feletti szervezet létrehozását szorgalmazta, amely lehetetlenné tenné a háborút Európában, annak mintájára, mint ahogyan lehetetlen volt a Német Birodalmat alkotó korábbi királyságok közötti összecsapás korábban. Einsteint aztán megdöbbentette az első világháború okozta pusztítás és támogatta az általa „két százalékos tervnek” nevezett tervet: amely szerint a nemzetek nem lennének képesek háborúzni, ha minden 50. férfi megtagadná a katonai szolgálatot.

A második világháborúhoz közeledve, Adolf Hitler hatalomra kerülését követően Einstein nézetei változáson mentek keresztül és a felkészültség hangos szószólójává vált, felismerve annak veszélyét, hogy a náci Németország lassan előnyre tesz szert a nyugati szövetségesekkel szemben. Hitler területi ambícióitól tartva Einstein aktívan ösztönözte például a belgákat, hogy csatlakozzanak a hadsereghez az európai civilizáció védelme érdekében. A szemléletmódjában 1941 környékén bekövetkezett változást így magyarázta:

„A húszas években, amikor még nem léteztek diktatúrák, azt vallottam, hogy a háború megtagadása a háborút helytelenné tenné. De amint bizonyos országokban kényszerítő körülmények jelentek meg, úgy éreztem, hogy ez gyengíti a kevésbé agresszív nemzeteket az agresszívabbakkal szemben.”

Fontos szerepet játszott a később abszolút fegyverré váló nukleáris fegyver létrehozásának elindításában, ezzel kapcsolatban a Roosevelt elnöknek írt levelében is kitért az alapvetően pacifista beállítottságára, de közben a nézeteinek változására is:

„...valószínűnek tűnt, hogy a németek ugyanazon a problémán dolgoznak, minden reményükkel a sikerre. Nem volt más választásom, mint hogy úgy cselekedjek, ahogy tettem, bár mindig is meggyőződéses pacifista voltam” (kiemelés az eredetiben).

Később, amikor erről az álláspontról kérdezték, Einstein ezt írta:

„Nem azt mondtam, hogy abszolút pacifista vagyok, hanem azt, hogy mindig is meggyőződéses pacifista voltam. Bár meggyőződéses pacifista vagyok, vannak olyan körülmények, amelyekben úgy vélem, hogy az erőszak alkalmazása helyénvaló – nevezetesen egy olyan ellenséggel szemben, amely feltétel nélkül eltökélt abban, hogy elpusztítson engem és a népemet. ... Elkötelezett, de nem abszolút pacifista vagyok; ez azt jelenti, hogy bármilyen körülmények között ellenzem az erőszak alkalmazását, kivéve, ha olyan ellenséggel szembesülök, aki önmagában az élet elpusztítását célozza” (kiemelések az eredetiben).

„Mindig is pacifista voltam, azaz elutasítottam a nyers erő alkalmazását a nemzetközi konfliktusok megoldásának eszközeként. Mindazonáltal véleményem szerint nem észszerű feltétel nélkül ragaszkodni ehhez az elvhez. Kivételt kell tenni, ha egy ellenséges hatalom a saját csoport teljes megsemmisítésével fenyeget.”

A második világháború befejeződése után Einstein ismét a világbéke állandó és hangos aktivistájává vált.

Cionizmusa

Izrael állam megalakulása előtt

Einstein embernek, zsidónak, a nacionalizmus ellenzőjének és cionistának vallotta magát. Egyedül svájci állampolgárságához ragaszkodott, más állampolgárságait viszonylag gondolkodás nélkül képes volt váltogatni, akár egy-egy állás érdekében is, azonban zsidó mivolta, annak ellenére, hogy nem vallotta magát vallásosnak, erős iránytűként kísérte végig életét. 1911-ben a prágai Károly Egyetemen magát vallástalannak vallotta. Csak az osztrák-magyar iratokon szerepelt a vallásánál, hogy zsidó.

1918-ban egy dokumentumot írt alá, amelyben vállalta, hogy Németországban Zsidó Kongresszust fognak tartani, amin ő is részt vesz. A kongresszus nem valósult meg, mivel a nácizmus előretört Németországban.

Az 1930-as évek végétől Einstein támogatta egy zsidó nemzeti haza létrehozását a britek által kormányzott Palesztinában, de ellenezte egy zsidó állam gondolatát, „határokkal, hadsereggel és bizonyos mértékű világi hatalommal”, ezt egy kétnemzetiségű (zsidó és arab) államként képzelte el, „folyamatosan működő, vegyes, közigazgatási, gazdasági és társadalmi szervezetekkel”. Ezt ekként fogalmazta meg:

„Jóval Hitler felemelkedése előtt a cionizmus ügyét tettem magamévá, mert benne láttam egy égbekiáltó igazságtalanság helyrehozásának eszközét… A zsidó nép évszázadok óta abban a rendellenes helyzetben van, hogy áldozattá válik és üldözik, bár megfosztva minden olyan jogtól és védelemtől, amely még a legkisebb népet is megilleti... A cionizmus felajánlotta az eszközt ennek a diszkriminációnak a megszüntetésére. A földre való visszatérés által, amelyhez szoros történelmi kötelékek kötötték őket... A zsidók megpróbálták eltörölni a népek közötti kirekesztett státuszukat... Hitler felemelkedése vad logikával hangsúlyozta a zsidók abnormális helyzetének minden katasztrofális következményeit. Zsidók milliói pusztultak el... mert nem volt hely a világon, ahol menedéket találhattak volna... A zsidó túlélők követelik a jogot, hogy testvéreik között, atyáik ősi földjén élhessenek”

– Levél Dzsaváharlál Nehruhoz, India miniszterelnökéhez, 1947. június 13.

Einstein kijelentette, hogy a Balfour-nyilatkozat javaslata, miszerint nemzeti otthont kellene létrehozni a zsidók számára Palesztinában, „helyreállítja az egyensúlyt” az igazságosság és a történelem között, azt állítva, hogy „az első világháború végén a szövetségesek az araboknak adták a törököktől felszabadított hatalmas, alulnépesedett területek 99%-át, hogy kielégítsék nemzeti törekvéseiket, és öt független arab állam jött létre. Egy százalékot a zsidók számára tartottak fenn származási országukban”. Einstein továbbra is határozottan támogatta a korlátlan zsidó bevándorlást Palesztinába.

Izrael állam megalakulását követően

Az ENSZ végül a Brit Palesztin Mandátum megosztását és egy zsidó állam létrehozását javasolta, de a mandátum lejártakor kitört az 1948-as arab-izraeli háború. 1948 tavaszán, a háború alatt, Einsteint felkérték, hogy írjon egy levelet, amelyet egy rendezvényen árvereznének el, hogy pénzt gyűjtsenek a cionista félkatonai szervezet számára. Einstein írt egy levelet, amelyet az eseményen el is adtak, és amelyben ezt írta: „Ha megvárjuk, amíg a nagyhatalmak és az Egyesült Nemzetek Szervezete teljesíti a felénk intézett ígéreteit, akkor palesztin testvéreink a föld alatt lesznek, mielőtt ez megvalósulna” és „palesztinjaink sorsától fog hosszú távon függni a világon megmaradt zsidók sorsa. Mert senki sem tiszteli és nem törődik azokkal, akik nem harcolnak a jogaikért”.

Einstein 1948-ban nyílt levelet is írt, ezúttal a New York Timesnak, amelyben élesen bírálta Menachem Begin Herut (Szabadság) Pártját a „terrorista bandáknak” tulajdonított Déir Jászin-i mészárlás miatt, és Herutot „a náci és a fasiszta pártokhoz” hasonlította. Továbbá kijelentette: „A Deir Jassin-incidens jól példázza a Szabadságpárt jellemét és tetteit”. Einstein a pártról azt mondta, hogy „Ma szabadságról, demokráciáról és antiimperializmusról beszélnek... A terrorista párt tetteiben árulja el valódi jellegét”, miközben az Irgunt – egy a Herut Párthoz kötődő paramilitáris szervezetet – is bírálta, és „terrorista, jobboldali, soviniszta szervezetnek” nevezve.

1949-ben Einstein egy, a Jeruzsálemi Héber Egyetemnek írt levelében azt írta, hogy ez az időszak „álmaink beteljesülése”, de sajnálja, hogy „helyzetünk nehézségei arra kényszerítettek minket, hogy fegyveres erővel érvényesítsük jogainkat; ez volt az egyetlen módja a teljes megsemmisülés elkerülésének”. Azt a reményét is kifejezte, hogy „az új állam vezetői által tanúsított bölcsesség és mértékletesség” fokozatosan „együttműködéshez és kölcsönös tisztelethez” vezet az arab néppel.

Atombomba

Bővebben: Manhattan terv

Az aggódó tudósok, akik közül sokan a német antiszemitizmus elől menekültek az Egyesült Államokba, felismerték annak veszélyét, hogy a német tudósok atombomba fejlesztését végzik az újonnan felfedezett maghasadás jelensége alapján. 1939-ben a magyar emigráns Szilárd Leó, miután önállóan nem sikerült felkeltenie az amerikai kormány érdeklődését, Einsteinnel együttműködve levelet írt Franklin Delano Roosevelt amerikai elnöknek, amelyet Einstein aláírt, sürgetve az amerikai maghasadási kutatások összehangolását. 1939. október 11-én Alexander Sachs, Roosevelt gazdasági tanácsadója átadta az Einstein–Szilárd levelet, és meggyőzte az elnököt annak fontosságáról. „Ez cselekvést igényel” – mondta Roosevelt egy segédtisztjének, és jóváhagyott egy kis kutatási programot a nukleáris fegyverek megvalósíthatóságának vizsgálatára.

Ez a munka eredetileg meglehetősen szerény volt, és magát Einsteint szándékosan kizárták belőle baloldali nézetei miatt, 1941-ben aztán felgyorsult, miután a brit MAUD Bizottság jelentésének kedvező következtetései eljutottak az Egyesült Államokba. Ez aztán 1942-ben a Manhattan terv létrehozásához vezetett, amely egy hatalmas tudományos-ipari-katonai erőfeszítés volt háborús felhasználásra szánt atombombák fejlesztésére. 1945 végére az Egyesült Államok az Egyesült Királyság és Kanada támogatásával működőképes nukleáris fegyvereket fejlesztett ki, és azokat Japánban Hirosima és Nagaszaki városok ellen vetette be.

Maga Einstein a levél aláírásán kívül nem játszott szerepet az atombomba kifejlesztésében, bár állítólag segített az Egyesült Államok Haditengerészetének néhány, a háború alatt végzett, ehhez nem kapcsolódó elméleti kérdésben.

Linus Pauling – Nobel-díjas kémikus, Einstein kortársa, békeaktivista – szerint Einstein később sajnálatát fejezte ki Rooseveltnek írt levelével kapcsolatban hozzátéve, hogy Einstein eredetileg azzal indokolta döntését, hogy nagyobb a veszélye annak, hogy a náci Németország fejleszti ki először az atombombát. 1947-ben Einstein a Newsweek magazinnak azt nyilatkozta, hogy „ha tudtam volna, hogy a németeknek nem sikerül atombombát kifejleszteniük, semmit sem tettem volna”. Ugyanebben az évben írt egy cikket az The Atlantic Monthly-nak, amelyben azt állította, hogy az Egyesült Államoknak nem szabad atommonopóliumot folytatnia, ehelyett az Egyesült Nemzetek Szervezetét kellene felszerelnie nukleáris fegyverekkel, kizárólag az elrettentés fenntartása céljából. Einstein ebben az időszakban azt is mondta: „Mivel nem látom előre, hogy az atomenergia hosszú távon nagy áldás lesz, azt kell mondanom, hogy jelenleg fenyegetés. Talán jó is, hogy annak kell lennie. Megfélemlítheti az emberi fajt, ha rendet teremt nemzetközi ügyeiben, amit a félelem nyomása nélkül kétségtelenül nem tenne meg”.

Einsteinhez gyakran a következő idézet variációit társítják: „Nem tudom, hogyan fogják megvívni a harmadik világháborút, de meg tudom mondani, mit fognak használni a negyedikben – botokat és köveket.” Nincs feljegyzés arról, hogy Einstein kimondta volna az idézetet, leszámítva a kortársaitól származó anekdotákat.