アインシュタインとは何をした人？相対性理論と「奇跡の年」を年表でたどる生涯と英語表現
アインシュタインは相対性理論などで知られる理論物理学者。ウルム生まれからスイス、ベルリン、アメリカへ至る歩みを年表で整理し、英語で一文を書く練習問題も添えます。
アインシュタインとは何をした人か
アインシュタインは、1879年3月14日にドイツのウルムで生まれた理論物理学者です。1905年に特殊相対性理論を発表し、質量・長さ・同時性は慣性系によって異なる相対的なものだとしました。1915年から1916年にかけては、加速度運動と重力を取り込んだ一般相対性理論を発表しています。1921年度のノーベル物理学賞も受賞しました。ここでは年表を軸に、その歩みを順にたどります。
光量子仮説によって光電効果を理論的に説明し、初期量子論の確立に大きく貢献しました。ノーベル賞の受賞理由は、理論物理学への貢献と光電効果の法則の発見です。物理学者サティエンドラ・ナート・ボースとともに、ボース＝アインシュタイン統計の基礎も築きました。1999年には、タイム誌によって「世紀の人」に選ばれています。業績が一つの理論に収まらないことを、まず押さえておきたい点です。
この記事の事実は、二つの出典の記述に基づいています。同じ出来事でも出典によって書き方が違うことがあるため、年や固有名詞は出典の表記のまま書きました。流れは、前半生、1905年、その後の展開、後半生の順です。読み終えたら、最後の練習問題で英語表現にも挑戦してみてください。
ウルムからチューリッヒへ：前半生
生まれた時点のアインシュタインは、ヴュルテンベルク王国の臣民でした。1895年にスイスへ移っています。同じ1895年には、チューリッヒの連邦工科大学の入学試験に失敗しました。翌1896年にはドイツ国籍を放棄し、チューリッヒ連邦工科大学に入学しています。
入学したのは数学・物理教員課程で、1900年に卒業しました。卒業から2年後の1902年、ベルンのスイス特許庁に技術専門職（審査官）として就職します。1903年にはミレヴァと正式に結婚しました。この時期の職場が特許庁だったことは、年表で確認しておきたい点です。
都市名を地図で追うと、移動の順序が見えてきます。ウルムで生まれ、チューリッヒの大学で学び、ベルンの特許庁で働きました。のちには1914年にベルリンへ移ります。
1905年「奇跡の年」に何が起きたか
1905年は「奇跡の年」と呼ばれ、この年に重要な論文が発表されました。学位論文「分子の大きさの新しい決定法」もこの年に受理されました。この論文は、ブラウン運動の理論へ発展しました。特許庁への就職は1902年ですから、その3年後の出来事になります。
特殊相対性理論では、質量・長さ・同時性は慣性系によって異なるとされました。一方で、唯一不変なものは光速度cのみであるとしています。「何が変わり、何が変わらないか」に分けて整理すると、理論の骨組みが見えます。E=mc²は、特殊相対性理論から生じる質量とエネルギーの等価性を表す式です。
光量子仮説は、光電効果を理論的に説明し、初期量子論の確立に貢献しました。ノーベル賞の受賞理由にも、光電効果の法則の発見が挙げられています。本記事で論文の題名まで挙げたのは学位論文だけです。ほかの論文テーマは、年表に自分で書き出して一文ずつ説明してみてください。
一般相対性理論と1919年の観測
1914年にベルリンへ移り、プロイセン科学アカデミーに加わりました。1915年には一般相対性理論の構想を進め、ロマン・ロランと出会っています。1915年から1916年にかけて、加速度運動と重力を取り込んだ一般相対性理論を発表しました。移住から発表までは、年表上でわずか1〜2年の間隔です。
一般相対性理論では、重力場による時空の歪みをリーマン幾何学を用いて記述しました。1919年の皆既日食観測で、太陽の重力場による光の曲がりがアーサー・エディントンにより確認されました。年表にも、1919年に一般相対性理論が支持されたと記されています。理論の発表から観測による確認までの流れを、年と並べて覚えるとよいでしょう。
同じ1919年には離婚が成立し、6月にエルザと再婚しました。一方、宇宙項は、アインシュタイン自身が後に「生涯最大の失敗」と述べたように撤回されることになりました。理論の一部が後に撤回された例として、押さえておきたい記述です。
日本への船旅からアメリカへ：後半生
1922年には日本へ招かれ、船旅に出ました。その船上で、1921年度のノーベル賞受賞が通知されています。1933年にはアメリカ滞在中にドイツでヒトラーが政権を握り、アメリカに残る決断をしました。ナチスの迫害を逃れての決断で、1940年にアメリカ市民権を得ています。
量子力学の確率論的な性格に対しては懐疑的で、「神はサイコロを振らない」と述べました。後半生の約30年は、重力と電磁気力を統合する統一場理論の構築に費やしましたが、未完に終わりました。1955年4月18日に死去しています。1879年から1955年までの歩みを、都市と年で並べると全体像がつかめます。
「神はサイコロを振らない」は、出典に記された言葉として紹介しました。この言葉に賛成か反対か、自分の考えを短く書いてみるのも一つの学び方です。根拠には、ここで確認した事実を使ってみてください。出典にない発言を足さないことが、記録を正確に保つコツです。
英語で一文を書く練習問題
ここからは、確認した事実を使った自作の練習問題です。問題は、「アインシュタインは1905年に特殊相対性理論を発表した。」を英語1文にすることです。この内容は出典に基づく事実です。条件は、過去形を使うことと、年を前置詞で示すことの二つです。
例答は Einstein published the special theory of relativity in 1905. です。「発表した」は過去形の published、「1905年に」は in 1905、「特殊相対性理論」は special theory of relativity と対応させました。これは学習用に作った例文で、アインシュタイン本人の発言ではありません。次は年表から別の出来事を一つ選び、同じ形で英語にしてみてください。ノートに日本語と英語を並べて記録しておくと、あとで見直せます。