מדענים רבים מגלים דברים חדשים, אבל רק מעטים מהם משיגים פריצות דרך של ממש. מעטים עוד יותר משנים את התחום שלהם באופן המותיר חותם לשנים ארוכות, אבל רק יחידי סגולה ממש משנים מן היסוד את התפיסות המקובלות בתחומם. אלברט איינשטיין היה אדם כזה ששמו הפך מילה נרדפת לגאונות
מדענים רבים מגלים דברים חדשים, אבל רק מעטים מהם משיגים פריצות דרך של ממש. מעטים עוד יותר משנים את התחום שלהם באופן המותיר חותם לשנים ארוכות, אבל רק יחידי סגולה ממש משנים מן היסוד את התפיסות המקובלות בתחומם. מבין אותם יחידי סגולה בולט מעל כולם אחד שהצליח בכוח מחשבתו בלבד לשנות לחלוטין את האופן שבו אנו מבינים לא רק את עולמנו, אלא גם את היקום כולו. איש ששמו הפך מילה נרדפת לגאונות, והרעיונות שלו מוכחים שוב ושוב כנכונים באמצעות טכנולוגיות שאפילו אי אפשר היה לדמיין בעת שנהגו, לפני 100 שנים ויותר.
הכל יחסי
אלברט איינשטיין נולד ב-14.3.1879 באולם (Ulm) שבגרמניה, וגדל במינכן. הוא למד בבי"ס קתולי, אך קיבל בבית חינוך יהודי וגם הצטיין בנגינה בכינור. כשהיה בן חמש קיבל במתנה מצפן, והמכשיר עורר את סקרנותו בעניין חוקי הטבע. בהמשך קרא כמה ספרי מדע פופולרי ומשיכתו לתחום גברה עוד יותר ועודדה אותו להצטיין בתיכון בלימודי מתמטיקה ופיזיקה. המשפחה נאלצה לעבור לאיטליה בשל כשלונות עסקיים של האב, ואלברט, שלא עבר את בחינות הכניסה לפוליטכניון של ציריך, השלים בשווייץ את לימודי התיכון והתקבל בסופו של דבר ללימודי פיזיקה ומתמטיקה במוסד המבוקש. שם הכיר את מי שתהיה אשתו הראשונה, מילבה מאריץ' (Mileva Maric), האשה היחידה במחזור הלימודים. בתקופת לימודיהם הרתה מאריץ' לאינשטיין וילדה את בתם בבית הוריה בסרביה. התינוקת נעלמה כשהיתה בת פחות משנתיים, ולא ברור אם מתה ממחלה או שנמסרה לאימוץ. איינשטיין מעולם לא ראה את בתו.
כבר בתקופת לימודיו השיג איינשטיין את אחת מפריצות הדרך הגדולות. בתקופתו כבר ידעו חוקרים כי מהירות האור קבועה – כ-300,000 ק"מ בשניה. ואולם, הסברה המקובלת היתה שהאור – כמו כל דבר אחר ביקום – אינו נע בריק אלא בתוך תווך מסתורי שכונה "אתר" (Ether). ב-1897, הוכיחו שני חוקרים אמריקנים כי האתר אינו קיים (אף על פי שבניסוי היקר והמורכב שלהם ביקשו להוכיח בדיוק את ההפך). איינשטיין הסטודנט הגיע בעצמו לאותה מסקנה, בניסוי מחשבתי פשוט יחסית. עקרון היחסיות, שניסח גליליאו מאות שנים קודם לכן, קבע כי אדם שנמצא בתנועה קבועה, בתוך רכב סגור (גלילאו דיבר על הסיפון התחתון של אניה, בימינו נהוג להשתמש בדוגמה של רכבת), בלי חלונות, לא ירגיש שהוא בתנועה בלי חשיפה למה שקורה בחוץ, כי כל מה שאיתו וסביבו נע באותה מהירות ממש. איינשטיין הצעיר תהה בדמיונו מה יקרה לאדם בקרון כזה, אם הקרון עצמו נע במהירות האור, והאדם מתבונן במראה. אם מהירות האור קבועה ביחס לאתר, אבל גם הקרון והצופה נעים עמו באתר, האדם לא יוכל לראות את בבואתו, משום שהאור לא יוכל להגיע מפניו אל המראה. במצב כזה, הצופה יידע שהוא בתנועה משום שהבבואה שלו תיעלם, וזה סותר את עקרון היחסיות של גלילאו. איינשטיין הפך והפך בסוגייה, והגיע למסקנה שהאתר פשוט אינו קיים. אם האתר אינו קיים, והאור נע בריק, נותרה השאלה ביחס למה מהירותו של האור היא 300,000 ק"מ בשניה? איינשטיין הבין כי עד כמה שזה נשמע מוזר, מהירות האור היא יחסית לצופה.
שנה מופלאה
איינשטיין לא מיהר לפרסם את התובנות שלו ברבים, ושמר אותן לעצמו. בעודו עוסק בסוגיות כאלה, מחוד החנית של המחקר, נאלץ להתמודד בפוליטכניון עם מרצים שסירבו ללמד את הרעיונות האחרונים בפיזיקה. רבים מהם הכירו בפקחותו, אך הסתייגו מסירובו לקבל את סמכותם. אחד מהם אף כינה את איינשטיין "כלב עצל".
איינשטיין עצמו כתב על הטכניון "הדבר היחיד שמפריע ללימוד שלי הוא החינוך שאני מקבל". אמנם חינוך הוא קיבל, אבל מכתבי המלצה – לא. ולכן התקשה איינשטיין בסיום לימודיו להשיג את משרת ההוראה שביקש לעצמו. בסופו של דבר, בעזרת אבא של חבר הצליח לקבל ב-1901 משרה מבטיחה פחות – פקיד במשרד הפטנטים בעיר ברן. הוא נדרש לבחון בקשות שונות לפטנטים, כמו מכשיר לסינון חצץ או מכונת כתיבה חשמלית. איינשטיין לא הצטיין במיוחד בעבודתו, אבל קיבל קביעות במשרד, ובעיקר נהנה מכך שהעבודה הותירה לו די והותר זמן לעסוק בענייניו שלו. בדיעבד, אולי העובדה שהיה מנותק מהאקדמיה הממוסדת והמקובעת ברעיונות מסויימים איפשרה לו את חופש המחשבה. הוא אמנם כתב עבודת דוקטורט בהנחיית חוקר באוניברסיטת ציריך – אך את העבודה עשה בעצמו.
בשנה שקיבל את תואר הדוקטור – 1905 – פרסם איינשטיין ארבעה מאמרים פורצי דרך בפיזיקה, שהקנו לשנה הזו את הכינוי "שנת הפלאים" (annus mirabilis). המאמר הראשון הסביר את תנועתם של חלקיקי גז ואבק בתוך נוזל (תופעה המכונה תנועה בראונית). המאמר הזה חיזק מאוד את הסברה בדבר קיומם של אטומים, שרבים ראו בהם אז לא ישות אמיתית אלא עקרון תיאורטי שנועד להסביר תופעות פיזיקליות. במאמר השני הסביר איינשטיין את "האפקט הפוטואלקטרי" – תופעה של פליטת אלקטרונים ממתכות אם מוקרן עליהן אור בתדירות מסויימת. במאמר הזה גם הסביר איינשטיין כי האור מתנהג לעיתים כמו גל, כפי שסברו עד אז, ולעיתים כמו חלקיק. במאמר השלישי "על האלקטרודינמיקה של גופים נעים", פרסם איינשטיין – סוף סוף – את תובנותיו בדבר מהירות האור היחסית כלפי הצופה. לרעיון שפיתח אינשטיין היו השלכות עצומות – למשל, נבע ממנו כי גם הזמן הוא דבר יחסי, והוא מתארך (כלומר, מאט) ככל שאנו קרבים למהירות האור. עוד עלה מהמאמר שלא רק הזמן מתעוות, אלא גם גופים בעלי מסה יתכווצו עם התקרבותם אל מהירות האור. המאמר פורץ הדרך – המוכר כיום בשם "תורת היחסות הפרטית" – שינה לחלוטין את האופן שבו התבוננו על הפיזיקאים על המרחב והזמן – כעת התברר שהם יישות אחת שאי אפשר להפרידה. במאמר הרביעי הסביר איינשטיין כי אנרגיה ומסה הן למעשה שתי צורות של אותו הדבר, כמוסבר בנוסחה שהיא כנראה המפורסמת בהיסטוריה: E=mc2.
מהפרט אל הכלל
המאמרים הקנו לאיינשטיין שם עולמי, אבל לאו דווקא פרנסה באקדמיה. הוא המשיך לעבוד במשרד הפטנטים עד 1908 ורק אז מונה למרצה באוניברסיטת ברן. כעבור שנה כבר היה פרופסור בציריך, ובמקביל גם באוניברסיטת פראג. ב-1912 שב "הכלב העצל" לפוליטכני – הפעם כפרופסור. ב-1914 חזר למולדתו עם משרת פרופסור מכובדת באוניבסיטה בברלין. בתקופה זו, אגב היה איינשטיין עסוק לא רק במדע, אלא גם אב לשני ילדים קטנים. בנו הנס נולד ב-1904, ואדוארד ב-1910. עול הילדים נפל בעיקר על אשתו, והקשר הזוגי התערער והלך.
בשנים הבאות שוקד איינשטייין על הרחבתה של תורת היחסות הפרטית. היא כונתה "פרטית" (special relativity) מכיוון שחלה על מקרה פרטי מסויים – גופים הנעים במהירות קבועה. איינשטיין ביקש לנסח תאוריה שתחול על כל מצב. נקודת המוצא שלו היתה הקשר שבין המרחב לזמן שגילה ביחסות הפרטית, ובתום שנים של חישובים ועבודה תיאורטית סיזיפית, פרסם איינשטיין (בדיוק לפני 100 שנים) את תורת היחסות הכללית (general relativity). התיאוריה החדשה למעשה חידדה את תורת הכבידה של ניוטון, והסבירה כי המרחב-זמן של היקום כולו הוא ישות אחת, רב מימדית. הכבידה, כלומר העובדה שגוף גדול מושך אליו גופים קטנים ממנו – היא תוצאה של גודל ההפרעה שיוצר כל גוף באותו מרחב-זמן. התיאוריה החדשה הסבירה בדיוק רב את הסטייה במסלול של כוכב הלכת חמה (מרקורי), שנבעה לדעת איינשטיין מהכבידה הקיצונית באזור הסמוך מאוד לשמש. לא כל המדענים השתכנעו מההוכחה, ואיינשטיין חיפש ראייה חותכת לנכונות התאוריה שלו. על פי היחסות הכללית, הכבידה של גוף גדול מאוד תיצור עיוות במרחב זמן שיעקם אפילו את קרני האור, ואינשטיין חיפש הוכחה לכך. הוא הבין שאם כוכב מסויים אמור להיות מאחורי השמש מבחינתנו, הכבידה שלה תעקל את אורו, והוא ייראה לנו בשולי השמש. כמובן שאי אפשר להבחין בכוכב בשולי השמש בגלל אורה, חוץ מבמצב מסויים – ליקוי חמה מלא. ואכן, ב-1919 הצליח האסטרונום הבריטי ארתור אדינגטון (Eddington) לצלם ליקוי חמה ולהציג את עיקום האור באמצעות כבידה. המדידה של אדינגטון היתה לא מדוייקת להחריד, אבל העקרון היה נכון. זמן קצר לאחר מכן הכריז ה"ניו יורק טיימס" על "מהפכה במדע" בכותרת הראשית. העניין התקשורתי הפך את איינשטיין ל"סלבריטי" הראשון של עולם המדע. הפיזיקאים שהתקשו לבלוע את היחסות הפרטית, נאלצו להתמודד כעת עם ההכרה הגוברת וההולכת גם ביחסות הכללית. אפילו ועדת פרס נובל לא יכלה עוד להתעלם מאיינשטיין, והעניקה לו את הפרס של 1921, אבל לא על היחסות, אלא על מאמרו מ-1905 על האפקט הפוטואלקטרי.
החיים עצמם
בעוד עבודתו המדעית של איינשטיין נסקה לפסגות חדשות, חייו האישיים היו רצופי מורדות ועליות. לאחר חמש שנות מגורים בנפרד התגרשו אלברט ומילבה ב-1919, וכעבור כמה חודשים נישא איינשטיין לבת דודו (משני הצדדים) אלזה. בשנים אלה נרתם איינשטיין גם לסייע לציונות. ב-1921 נסע עם חיים וייצמן לארה"ב לגייס תרומות לאוניברסיטה העברית [כשעגנה אנייתם בניו יורק שאלו העיתונאים את וייצמן – שבעצמו היה ביוכימאי בעל שם – אם הוא מבין כעת, לאחר הפלגה ממושכת עם איינשטיין, את תורת היחסות. וייצמן השיב כי שוחח על כך רבות עם איינשטיין, והתרשם שהוא (איינשטיין) מבין אותה היטב...]. כעבור שנתיים ביקר איינשטיין בארץ ישראל, וקיבל אזרחות כבוד של העיר תל אביב. ב-1933, כשעלו הנאצים לשלטון בגרמניה, שהה איינשטיין בבריטניה. רכושו של הפרופסור היהודי מברלין הוחרם, הוא פוטר ממשרתו ואזרחותו נשללה. איינשטיין היגר לארצות הברית, הצטרף לאוניברסיטת פרינסטון ולא שב עוד למולדתו.
אחת המשמעויות התיאורטיות של גילוי איינשטיין כי חומר ואנרגיה הן צורות שונות של אותו הדבר, היתה כי ביקוע האטום עשוי לשחרר אנרגיה רבה. כמה תגליות בשנות ה-30 גרמו לרעיון הזה להיראות אפשרי במידה מסויימת, וב-1939 חתם איינשטיין על מכתב של מדענים לנשיא ארה"ב, רוזבלט, המתריע כי הגרמנים עלולים לנסות ולפתח פצצה כזו. המכתב היה אחד הגורמים שדחפו להקמתו של "פרוייקט מנהטן", לפיתוח פצצות אטום – בהן אלה שהוטלו על יפאן. לימים התברר, אגב, כי הגרמנים היו רחוקים מאוד מהיכולת לפתח נשק אטומי. אחרי המלחמה הפך איינשטיין לאחד המתנגדים הבולטים לפיתוח נשק גרעיני ולמירוץ החימוש.
איינשטיין המשיך לעבוד ולהתגורר בפרינסטון גם לאחר פרישתו לגמלאות ב-1945. שבע שנים לאחר מכן, עם מותו של הנשיא הראשון, חיים וייצמן, הציע בן גוריון לאיינשטיין להתמנות לנשיא השני של מדינת ישראל. איינשטיין סירב בנימוס וכתב כי אינו מתאים לתפקיד והוא מעדיף להתמקד במדע. ב-1955 היה איינשטיין אמור לשאת ברכה מצולמת בטלוויזיה לכבוד יום העצמאות השביעי של ישראל. ואולם, בעודו שוקד על ניסוח הברכה, התמוטט עקב מפרצת באבי העורקים, וב-18.4 נקבע מותו.
אחרי מות
אף על פי שרעיונותיו של איינשטיין לא היו חפים משגיאות [איינשטיין שלל למשל את מכניקת הקוונטים, אף על פי שהמאמר שזיכה אותו בפרס נובל הניח את התשתית לתחום], רבים מהרעיונות שניסח עדיין תקפים, ואף הוכיחו שוב ושוב באמצעים מתקדמים בהרבה מאלה שעמדו לרשות איינשטיין ובני דורו. לחלקם יש אפילו יישומים. למשל, עיוות הזמן עקב התנועה במהירות האור, משוקלל במידע שמעבירים לווייני איכון גיאוגרפי (GPS) לכדוה"א, ובלי השקלול הזה הוא היה הרבה פחות מדוייק. איינשטיין זכה להנצחה רחבה בעולם: בין השאר היסוד הכימי איינשטייניום נקרא על שמו, והוא נבחר לאיש המאה ה-20 של השבועון "טיים". גם בישראל הוא הונצח רבות: דיוקנו הופיע על שטר ישן של חמש לירות ועל בולי דואר. יום הולדתו, 14.3, הוא יום המדע הלאומי של ישראל. גם כיום, ששה עשורים לאחר מותו, ממשיכים להתפרסם ספרים רבים על עבודתו המדעית, על חייו ועל תפיסות עולמו. ואולי ההנצחה הגדולה מכל היא ההשראה שהעניק איינשטיין למיליוני בני אדם לחשוב אחרת, לשבור מוסכמות, ולהעז לקדם רעיונות חדשים. אם אחד או שניים מהמיליונים האלה יהיה מדען ברמתו של איינשטיין – דיינו.
עוד בנושא באתר הידען: