اینشتین و نظریه‌ی نسبیت خاص

اینشتین در سال 1905 چهار مقاله برای آنالن‌دِر فیزیک فرستاد. این مقاله‌ها به معنای واقعی کلمه جهان را تغییر دادند. شاهکار فکری اینشتین در تاریخ عقل بشر بی‌همتا از کار درآمد. علت چنین ادعای مبالغه‌آمیزی فقط با انتشار چهارمین مقاله‌اش بروز می‌کند.
حالا مدت زیادی بود که اینشتین به تأمل و تفکر در این خصوص مشغول بود که در فرمول‌بندی‌های فیزیکی پراهمیت چگونه می‌شود به قطعیت رسید. مطمئناً باید معیار متغیری نهایی وجود می‌داشت تا اندازه‌گیری تمام کمیت‌های متغیر با آن میسر شود. درغیر این صورت، هر چیزی بسته به چارچوب مرجعی که از آن جا به آن چیز یا شیء می‌نگریستند، صرفاً نسبی می‌شد.
بخشی از استعداد و قریحه‌ی استثنایی اینشتین در توانایی وی به اندیشیدن پیرامون پیچیده‌ترین فرمول‌ها و مسائل تا اصول بنیادی تشکیل‌دهنده‌ی شالوده‌ی آن‌ها، نهفته بود. وی با توجه به این اصول، با تکیه به تمام شیوه‌های استدلال و استنتاج، به جستجوی اصول دیگر و حتی بنیادی‌تر، دست می‌زد. در بهار سال 1905 با وجود تلاشی که می‌کرد، جزئیات موضوع ناسازگار با یکدیگر از کار در می‌آمدند. این جزئیات به صورت یک نظریه‌ی سازگار کنار یکدیگر قرار نمی‌گرفتند؛ نظریه‌ای که وی اطمینان داشت در جایی وجود دارد. به بن‌بست رسیده بود: ظاهراً هیچ راهی برای پیش رفتن وجود نداشت. روزی به همراه به‌سو در راه بازگشت از اداره‌ی ثبت اختراعات، سرانجام اذعان کرد: «تصمیم گرفته‌ام همه چیز، تمامی نظریه را رها کنم.»
آن شب در نهایت نومیدی به بستر رفت، در عین حال احساس آرامش عجیبی هم می‌کرد. در حالت بهت و حیرت به سر می‌برد، نه بیدار بود و نه خواب. صبح روز بعد به حالتی در نهایت پریشانی و ناآرامی رسید. وی احوال خود را چنین توصیف کرد: «توفانی در قلبم غوغا می‌کرد.» و در بحبوحه‌ی این توفان ناگهان به ایده و نظری رسید که مدت‌های درازی از چنگش گریخته بود. به زبان خودش، گویی به «اندیشه‌های خداوند» دسترسی یافته بود. این ارتباطی شخصی با پرودگار نبود. اینشتین همواره تأکید می‌کرد که به خدای شخصی اعتقاد ندارد. بلکه همگام با بسیاری از مغزهای متفکر پیشاهنگ زمانه‌اش (مانند پیکاسو، ویتگنشتاین، و حتی گاهی فروید)، از واژه‌ی «خدا» همراه با حقایق بزرگی بهره می‌گرفت که در همان محدوده‌ی فهم آدمی قرار می‌گرفتند. ظاهراً این کلمه به تنهایی احساس شکوه و ابهتی را برمی‌انگیزد. به نظر می‌رسد که اینشتین و پیکاسو، هر دو احساس عمیق بُهت و شگفت‌زدگی را تجربه کرده بودند که فیلسوفان از افلاتون تا کانت در سخنان خود، خدا را آن گونه یاد کرده بودند.
اینشتین آن چه را فهمیده بود، چنین توصیف می‌کند: «راه حل ناگهانی به ذهنم رسید، با این اندیشه که مفاهیم و قوانین ما درباره‌ی فضا و زمان فقط می‌توانند تا آن جا معتبر باشند که بین آن‌ها با تجربیات ما رابطه‌ی شفافی برقرار باشد؛ و این تجربه می‌تواند به خوبی به تغییر و اصلاح این مفاهیم و قوانین منجر شود. از طریق تجدید نظر در مفهوم همزمانی در یک قالب انعطاف‌پذیرتر، به نظریه‌ی نسبیت خاص رسیدم.» فهمیدن این جمع‌بندی ساده می‌تواند نسبتاً آسان باشد (در صورتی که کاملاً به آن فکر کنیم)، اما برهان و فرمول‌های فیزیکی-ریاضیاتی دخیل در آن در راه اثبات کردنش، به آسانی قابل فهم نیستند. اینشتین حالا این مطالب را در قالب مقاله‌ای سی و یک صفحه‌ای تحت عنوان «درباره‌ی الکترودینامیک اجسام متحرک» (1) به رشته‌ی تحریر درآورد.
برای فهم نظریه‌ی نسبیت خاص اینشتین (نامی که خودش برای این نظریه برگزیده بود)، ابتدا باید سیستم نیوتونی را که این نظریه جایگزین آن شد، در نظر آوریم. در واقع، این سیستم نیوتونی هنوز هم برای مقاصد روزمره و عادی کماکان شیوه و وسیله‌ی نگرش ما به جهان هستی به شمار می‌آید. بنابر اصول نیوتون، همه چیز، از سیارات مداری گرفته تا سیبی که از درخت فرو می‌افتد، دستخوش قانون واحدی‌اند: نیروی گرانش به جهان هستی به صورتی منطقی در این سیستم نگریسته می‌شود، و قوانین آن مستقل از این که کجا و یا تحت چه شرایطی اعمال می‌شوند، همواره سازگار باقی می‌مانند. در آن فضا و زمان، بنیان‌های این جهان بر عقل سلیم مبتنی هستند. همان‌گونه که نیوتون در اصول ریاضیات (پرینکیپیای) خود با اطمینان نوشت: «زمان مطلق، واقعی و ریاضی، فی‌نفسه و بنابر ماهیتش، بدون ارتباط با هر چیز خارجی به آرامی جاری است، و نام دیگر آن دوام و مدت است.» به همین ترتیب، «فضای مطلق، ماهیتاً، بدون ارتباط با هر چیز خارجی همواره بدون تغییر و استوار باقی می‌ماند.» به بیان دیگر، فضا و زمان مطلقند؛ و این طور هم به نظر می‌رسید.
هر گاه کسی جسارت می‌ورزید و نظریه‌ی نیوتون را نسبت به این مبحث مورد تردید و سوآل قرار می‌داد، وی او را به خدا حواله می‌کرد. اوضاع دقیقاً به همین منوال پیش می‌رفت. نظر این بود که صرفاً مقدر شده است جهان هستی به همین نحو باشد. اما چرا؟ نیوتون چگونه به این امر پی برده بود؟ این وظیفه‌ی جستاری علمی بود که به طرح چنین پرسش‌هایی بپردازد. اما اقتدار نیوتون چندان عظیم و پُردامنه بود که کمتر کسی به خود چنین جرئتی می‌داد. قرار بود حمله از جبهه‌ی دیگری صورت گیرد. حتی وقتی شواهد تجربی شروع به آشکار کردن مغایرت‌ها و تعارض‌ها در توضیح و تشریح نیوتونی عالم کردند، در آغاز چند نفری از دانشمندان فکر کردند کل عمارت فیزیک کلاسیک را مورد تردید قرار می‌دهند و آن را زیر سوآل می‌برند.
فیزیک کلاسیک نیوتون به نحوی کاملاً شایسته و رضایت‌بخش به حرکت نسبی می‌پرداخت. دریانوردی که در ننوی خود خوابیده، خودش را نسبت به کشتی‌اش ساکن تلقی می‌کند؛ اما از نظر کسی که در ساحل ایستاده، و دارد به این کشتی در حال حرکت می‌نگرد، دریانورد دارای سرعتی (حرکتی) نسبی است. به همین ترتیب، ناظر ساکن در ساحل اگر از فضای خارج [از کره‌ی زمین] مشاهده شود، سرعت نسبی زیادی کسب خواهد کرد، زیرا سرعت زمین که در فضا حرکت می‌کند، نیز به سرعت آن اضافه می‌شود. اما نسبیت در همین جا متوقف شد، زیرا فضا ساکن و جابه جا ناپذیر تلقی می‌شد (درست مثل اتر موهومی که آن را انباشته بود). این فضا، درکنار زمان مطلق، استاندارد مطلق مرجع به شمار می‌رفت.
در دهه‌ی 1860 شک و تردیدی جدی از طریق نظریه‌ی موجی الکترومغناطیسی نورِ ماکسول (که نقشی عمده در مقاله‌ی مربوط به نور اینشتین بازی کرد). در مورد این اوضاع و شرایط ابراز شد. نظریه‌ی ماکسول موقعی مشکلات مکانیک کلاسیک نیوتونی را برملا کرد که به مبحث سرعت نوری که به اشیای متحرک می‌تابید، رسید. آیا سرعت نور نمی‌توانست از سرعت ناظر یا سرعت منبع خود تأثیر پذیرد؟ به نظر می‌رسید که این امر در سال 1887 طی آزمایش مشهور مایکلسون-مورلی که سرعت زمین را در اتر اندازه می‌گرفتند، تأیید شد. چنان که دیده‌ایم، این آزمایش بر وجود اتر ساکنِ فراگیر و همه جا حاضر سایه‌ی تردید انداخت. اما آزمایش نامبرده کاری فراتر از این‌ها انجام داد. اساساً مقصود از انجام این آزمایش اندازه گیری سرعت نور s و سپس اندازه گیری سرعت نور در هنگامی بود که در جهت حرکت زمین بر آن می‌تابید. مقدار اخیر باید سرعت نور منهای سرعت حرکت زمین، s-m. با همه‌ی این احوال، با کمال تعجب سرعت نور در هر دو حالت یکسان به دست آمد. سرعت زمین [s-(s-m)=m]هیچ تفاوتی در سرعت نور ایجاد نمی‌کرد. اما این امر نمی‌توانست صحت داشته باشد. این اتفاق با عقل سلیم (صرف نظر از فیزیک نیوتونی) در تناقض بود و آن را نقض می‌کرد.
تقریباً همزمان با این ایام، ماخ هم داشت ایده‌های نیوتون در باب فضای مطلق و زمان مطلق را مورد تردید قرار می‌داد. پافشاری ماخ بر شواهد و حقایق تجربی، این ایده‌ها را به «مفاهیم ذهنی نابی که نمی‌توانند در روند تجربه حاصل شوند» تقلیل داد.
پیش از آغاز قرن بیستم، ژول هانری پوانکاره‌ی فرانسوی، بزرگ‌ترین ریاضیدان عصر، نیز تردید خود را درباره‌ی تصورات و مفاهیم فضای مطلق و زمان مطلق ابراز داشت. وی به نحوی خلاقانه استدلال کرد که اگر شبی، در حالی که همه در خوابند، ابعاد هستی ناگهان هزار برابر شود، این جهان به کلی بدون تغییر و دست نخورده خواهد ماند. چگونه خواهیم توانست بگوییم که چه اتفاقی افتاده است؟ چگونه می‌توانیم این تغییر ابعاد را اندازه بگیریم؟ اصلاً نمی‌توانیم. به این ترتیب، مفهوم فضا نسبت به چارچوب مرجعی است که فضا از آن چارچوب اندازه‌گیری می‌شود. فیزیک کلاسیک به نقطه‌ای بحرانی نزدیک می‌شد، و پوانکاره به خوبی از فرا رسیدن این بحران آگاه بود. وی اظهار داشت: «شاید ما باید مکانیک تماماً جدیدی را بسازیم که درآن ... سرعت نور حدّی غیرقابل گذر خواهد بود.» پوانکاره از گام نهادن به این مرحله پا پس کشید، که احتمال می‌داد تمامی معرفت علمی را آشفته کند. اما اینشتین بازنایستاد و به پیش رفت.
و این اینشتین بود که سرانجام راه حل‌هایی برای بسیاری از ناهنجاری‌ها و بی‌نظمی‌هایی یافت که در فیزیک کلاسیک آشکار شده بودند. دستاورد اینشتین عبارت بود از مطرح کردن نظریه‌ای که نه تنها علت این ناهنجاری‌ها را توضیح می‌داد، بلکه در این فرایند، توضیح کاملاً جدیدی را برای جهان هستی ارائه کرد. علی‌الاصول، او این کار را با در نظر گرفتن این موضوع انجام داد که سرعت سیر نور در فضا، مستقل از این که منبع نور یا ناظر متحرک باشد یا خیر، ثابت است. در عین حال اظهار داشت که چیزی چون حرکت مطلق وجود ندارد. منظور این است که چیزی به عنوان سکون مطلق نیز وجود ندارد. در چنین حالتی، سرعت هر چیزی نسبت به چارچوب مرجع ویژه‌ی آن نسبی است (هر چند که سرعت نور، که ثابت است، چارچوب مرجع هر چه باشد یکسان خواهد بود).
تا این جا همه چیز به خوبی پیش رفت: نخستین پیشنهاد آزمایش مایکلسون-مورلی را توضیح می‌داد، و پیشنهاد دوم درباره‌ی ناهنجاری‌ها چنان توضیح می‌داد که پوانکاره به آن‌ها اشاره کرده بود. اما چنان که کاملاً آشکار است، این دو طرح و پیشنهاد اینشتین متناقض به نظر می‌رسند. اگر سرعت نور همواره یکسان است، پس چگونه چیزی چون حرکت مطلق وجود ندارد؟
حالا اینشتین شجاعانه با همه‌ی مشکلات روبه‌رو شد. راهی وجود داشت که طی آن این هر دو پیشنهاد می‌توانستند درست باشند. این راه به معنای پذیرفتن این امر بود که هم فضا و هم زمان نسبی‌اند. اما چگونه چنین چیزی ممکن بود؟ پوانکاره چگونگی نسبی بودن فضا را نشان داده بود؛ و در مثال او از یک عالَم منبسط هزار لایه، مفهومی مبنی بر نسبی بودن زمان نیز پنهان بود. اینشتین این ایده را تأیید و با معانی و استلزام‌های بهت‌آور و اعجاب‌انگیز آن روبه رو شد.
بنابر نظر اینشتین، «تمام داوری‌های ما که در آن‌ها زمان نقشی ایفا می‌کند همواره داوری‌هایی درباره‌ی رویدادهای همزمان هستند. مثلاً در نظر بگیرید وقتی می‌گوییم: «آن قطار در ساعت هفت به این جا وارد می‌شود.» در واقع منظورم چیزی است با این مضمون: «قرار گرفتن عقربه‌ی کوچک ساعت من روی عدد هفت و ورود قطار رویدادهای همزمان‌اند.» اینشتین اظهارداشت که صرفاً با جانشین کردن «موضع عقربه‌ی کوچک ساعت من» به جای کلمه‌ی «زمان» می‌توان بر این مشکلات غلبه کرد؛ و وقتی فقط از مکان قرار گرفتن ساعت صحبت می‌کنیم، این کار مناسب و رضایت‌بخش است. بنابر توضیح اینشتین: «اما وقتی درصدد برمی‌آییم در آنِ واحد با تعدادی رویداد که در مکان‌های مختلفی رخ می‌دهند، ارتباط برقرار کنیم، این گزاره دیگر معتبر نیست. برای برقراری ارتباط بین زمان رویدادهایی که در مکان‌های دور از ساعت اتفاق می‌افتند نیز قانع‌کننده نیست.»
اینشتین همواره نظریه را بر آزمایش و تجربه ترجیح می‌داد. وی همچنین استدلال کردن را بر ریاضیات برتر می‌شمرد. در یک چهارم اول مقاله‌اش درباره‌ی نظریه‌ی نسبیت خاص تقریباً از آوردن فرمول‌های ریاضی اجتناب کرده بود، و این فرمول‌ها به هیچ وجه ترکیب و ساخت حجم اصلی بخش‌های بعدی مقاله را تشکیل نمی‌داد. یکی از قدرت‌های پردامنه‌ی اینشتین در توانایی وی برای تجسم بخشیدن وضعیت‌های پیچیده‌ی ریاضی به ساده‌ترین شیوه نهفته است. مثلاً وقتی به فکر نسبیت افتاد که روزی داشت با تراموا به سر کارش می‌رفت، از روی حواس‌پرتی داشت در جهت عکس حرکت تراموا در خیابان به برج ساعت قرون وسطایی مشهور برن خیره می‌نگریست. اگر تراموا با سرعت نور حرکت می‌کرد، وی باید چه چیزی را مشاهده می‌کرد؟ بنابر نظریه‌ی نسبیت خاصی که او بعداً آن را پرداخت وتدوین کرد، ساعت واقع بر برج باید چنان به نظر می‌آمد که گویی از کار افتاده و عقربه‌هایش حرکت نمی‌کنند. دراین میان ساعتی که در جیبش بود همچنان به طور طبیعی کار می‌کرد و جلو می‌رفت (گرچه حرکت و جابه‌جایی آن [از نظر ناظر زمینی] باید کندتر صورت می‌گرفت. یکی از پیامدهای نظریه‌ی اینشتین این بود که در حالی که سرعت به سرعت نور نزدیک می‌شد، زمان هم کندتر سپری می‌شد، و گذشت زمان در سرعت نور صفر می‌شد. از نظر هر کدام از ناظرها وقتی سرعت آن‌ها به سرعت نور نزدیک می‌شد، زمان دقیقاً یکسان نبود.
با همه‌ی این احوال این موضوع یک ایراد آشکار را برمی‌انگیزد: درباره‌ی زمان «واقعی» چه می‌توان گفت؟ برج ساعت و ساعت جیبی آشکارا باید با زمان «واقعی» منطبق باشند. اما همچنان که اینشتین قبلاً استدلال کرده بود، چیزی به عنوان زمان «واقعی» وجود ندارد. زمان مطلقی وجود ندارد. زمان فقط در مورد نقطه‌ای اعمال می‌شود که در آن جا اندازه‌گیری صورت می‌گیرد. راه دیگری وجود ندارد که بتوان آن را اندازه گرفت.
این گزاره به برخی امکان‌های چشمگیر و خیره‌کننده می‌انجامد. «پارادوکس دوقلوها» (9) را در نظر می‌گیریم. یکی از دوقلوها در خانه می‌ماند، در حالی که دیگری راه یک سفر فضایی طولانی را با سرعتی نزدیک به سرعت نور در پیش می‌گیرد. بنابر نظر اینشتین، وقتی همزاد فضانورد به زمین برمی‌گردد، از برادرش جوان‌تر خواهد بود: زمان در سرتاسر سفر بر او کُندتر گذشته است، در حالی که همزاد ساکن به گذران زمان «معمول» خودش ادامه داده است.
وی در آن مقاله نوشت:
«نظریه‌ای که ارائه خواهد شد، مانند تمامی مبحث الکترودینامیک، بر شالوده‌ی سینماتیک جسم صلب استوار است. علت این امر آن است که تأکیدهای چنین نظریه‌ای با رابطه‌ی بین اجسام صلب (دستگاه مختصات)، ساعت‌ها و فرایندهای الکترومغناطیسی مرتبطند. عدم توجه به این واقعیت علت عمده‌ی مشکلاتی است که در حال حاضر بر سر راه الکترودینامیک اجسام متحرک قرار دارند ... دستگاه مختصاتی را در حالتی در نظر بگیرید که معادلات مکانیک نیوتونی در آن به خوبی (یعنی، تا تقریب اول) برقرار باشند. به منظور رعایت دقت و برای ممتاز کردن این دستگاه مختصات از سایر دستگاه‌های مورد استفاده، آن را «دستگاه ساکن» می‌نامیم. اگر یک نقطه‌ی مادی نسبت به این دستگاه مختصات در حال سکون باشد، موضع آن را می‌توان نسبت به این سیستم از طریق اندازه گیری دقیق و در چارچوب هندسه‌ی اقلیدسی تعریف و مشخص، و می‌توان در مختصات دکارتی بیان کرد. اگر بخواهیم حرکت یک نقطه‌ی مادی را توصیف کنیم، باید مقادیر مختصات آن را به صورت توابع زمان تعیین کنیم. اما باید بدانیم که توصیفی ریاضیاتی از این دست معنای فیزیکی ندارد مگر این که منظورمان از آن چه که از «زمان» مراد می‌کنیم و می‌فهمیم، روشن و واضح باشد. باید بفهمیم که تمامی قضاوت‌های ما در چارچوبی که زمان نقشی بازی می‌کند، همواره داوری‌های رویدادهای همزمان‌اند. مثلاً این گزاره را که من بیان می‌کنم، در نظر بگیرید: «آن قطار در ساعت هفت وارد این جا می‌شود.» در واقع منظور من چیزی است مانند این: «قرار گرفتن عقربه‌ی کوچک‌تر ساعت من روی عدد هفت و ورود قطار، رویدادهای همزمان هستند.»
اینشتین پس از آن که مقاله‌ی خود راجع به نظریه‌ی نسبیت خاص را به اتمام رساند، یافتن و طراحی کردن معانی و مفاهیم ریاضی آن را شروع کرد. این معانی و مفاهیم بر نتایجی حتی شگفت‌انگیزتر دلالت می‌کردند، به خصوص وقتی اصل نسبیت در مورد معادلات ماکسول اعمال می‌شد که وی برای بیان [ریاضی] نظریه‌ی الکترومغناطیسی نور تدوین کرده بود. اینشتین نشان داد که وقتی ذره‌ای با سرعت نزدیک به سرعت نور سیر می‌کند، جرمش افزایش می‌یابد، که مستلزم انرژی هر چه بیشتری است که آن را به پیش براند.
اینشتین در حوالی سال 1906 به شناخت و درکی سرنوشت‌ساز رسید، که نه تنها دامنه‌ی بصیرت و شناخت نسبت به ماهیت کوانتوم را افزود، بلکه حاکی از پیشرفت هیجان‌انگیزتری هم بود. معلوم شد که کوانتوم‌های نور صرفاً ذراتی‌اند که به نحوی از شر جرم‌شان خلاص و به شکلی از انرژی تبدیل شده‌اند که با سرعت نور حرکت می‌کند. جرم، انرژی و سرعت نور به نحوی به هم پیوسته بودند و بین آن‌ها پیوندی برقرار بود.
اما اکنون اینشتین باید هزینه‌ی نخوت و خودپسندی‌های سال‌های دانشجویی خود را می‌پرداخت. وی به سادگی و صرفاً نمی‌توانست به ریاضیات و محاسبات ریاضی مرتبط با یافته‌های خود بپردازد، این کار که فقدان تکنیک و ارتکاب اشتباهات بزرگ مانع پیشرفت زیاد درآن می‌شد-دو سال طول کشید تا این که سرانجام به فرمول مشهورش رسید که رابطه‌ای که وجود آن برایش قطعی بود، در آن فرمول می‌گنجید: e=mc2، که در آن e انرژی، m جرم، و c سرعت نور است. این فرمول به معنای دقیق کلمه تکان‌دهنده و حیرت‌انگیز بود؛ بنابراین فرمول، ماده عبارت است از انرژی منجمد یا فشرده‌شده و بر این امر دلالت می‌کند که اگر جرم به نحوی بتواند به انرژی تبدیل شود، مقدار کمی جرم مقدار عظیمی انرژی آزاد می‌کند. سرعت نور تقریباً سیصدهزار کیلومتر در هر ثانیه است. از این رو اگر فرمول اینشتین را به صورت m=e/c^2 بنویسیم، به آن معنا خواهد بود که یک واحد جرم 90000000(نود میلیون) واحد انرژی آزاد خواهد کرد.
این فرمول کلید پاسخ به پرسش‌های متعددی را در اختیار دانشمندان قرار داد که مدت‌ها بود ذهن آنان را آشفته کرده بود. مثلاً به نظر می‌رسید برای این پرسش که ستارگان و خورشید چگونه می‌توانند چنین مقادیر عظیم گرما و نور را طی میلیون‌ها سال بتابانند، توضیح قانع‌کننده‌ای یافته شده است. ماده‌ی آن‌ها به نحوی به انرژی تبدیل می‌شد. اما چگونه؟ آزمایش‌هایی که ماری کوری فیزیک‌دان فرانسوی لهستانی‌تبار انجام داده بود، در سال 1898 نشان داد که هریک اونس رادیوم به طور نامحدودی در هر ساعت 4000 کالری انرژی آزاد می‌کند. رادیوم عنصری پرتوزا بود؛ این عنصر ناپایدار بود و وامی‌پاشید و به رادون تبدیل می‌شد، که در این فرایند انرژی آزاد می‌کرد. فرمول اینشتین آن چه را که اتفاق می‌افتاد توضیح می‌داد؛ مادام کوری اشاره کرده بود که چگونه این اتفاق می‌افتاد. اما این توضیحات، بیست و پنج سال پیش از آن بود که حتی فرمول اینشتین اثبات شود. اینشتین پی برد که فرمول مشهورش مهم‌ترین پیشرفت ناشی از نظریه‌ی خاص نسبیتش است، اما در آن روزهای اولیه وی نمی‌توانست هیچ ایده‌ای از چگونگی کاربردهای فرمول خود داشته باشد.
به سال 1905 بر می‌گردیم. اینشتین مقاله‌ی خود را در خصوص نظریه‌ی نسبیت خاص به پایان رساند و آن را برای آنالن دِر فیزیک ارسال داشت، و به نحو شایسته‌ای در بیست و ششم سپتامبر 1905 انتشار یافت. او همانند هر جوانی که اثری را پدید آورده که آن را حاصل نبوغ تمام‌عیار تلقی می‌کند، اکنون چشم انتظار تحسین و ستایش شگفت‌زده‌ی دنیا نشسته بود. اما چنین تحسین و تمجیدهایی اندک‌شمار و در فواصل زیاد بروز می‌کنند، همان مقدار اندک و به همان فواصل زمانی طولانی که خود نبوغ واقعی رخ می‌نماید، هر چند که متأسفانه این دو مورد هم به ندرت با هم مقارن می‌شوند؛ و این مورد هم استثنایی بر قاعده نبود.
چندین ماه بدون پیش آمدن اتفاقی سپری شد. آیا در محاسبات خود مرتکب اشتباهاتی شده بود؟ اما آیا می‌توانست مطمئن باشد که این اشتباه را در سه مقاله‌ی عمده‌ی خود مرتکب نشده است؟ تابستان سپری شد و پاییز فرا رسید، فصل خزان نیز گذشت و زمستان شد. اینشتین یک بار دیگر شروع کرده بود به شکستن چوب و حمل کیسه‌های سنگین زغال به طبقه‌ی فوقانی برای روشن کردن بخاری. در سال نو نامه‌ای از ماکس پلانک دریافت کرد که از وی خواسته بود برخی محاسبات خود را درمقاله‌ی مربوط به نسبیت روشن‌تر توضیح دهد. اینشتین فوراً پی برد که یکی از بزرگ‌ترین دانشمندان زمانه قدر و ارزش کار او را بازشناخته است. آوازه و شناسایی دیگری قطعاً در پی آن به راه می‌افتاد. با همه‌ی این‌ها روند این کار کند بود. ایده‌های اینشتین چندان انقلابی، و چندان مغایر شعور متعارف، از کار درآمدند که بسیاری از اهل فن آن‌ها را جدی نمی‌گرفتند (یا نمی‌توانستند به آسانی جدی بگیرند) برای فیزیک‌دانان آسان نبود که پایان کار و نقطه‌ی ختم فیزیکی را بپذیرند که تا آن موقع فهمیده و بر آن اشراف یافته بودند.
یکی از کسانی که به سرعت قدر و قیمت کار اینشتین را باز شناخت مینکوفسکی، استاد پیشین ریاضیات خود وی در پلی تکنیک زوریخ (همان کسی که وی را سگ تنبل خوانده) بود. در واقع، اکنون دیگر کار اینشتین داشت از فقدان کاربرد ریاضیات در کارها و ایده‌ها از جانب وی در خلال دوران دانشجویی‌اش آسیب می‌دید. نظریه‌ی نسبیت خاص نکات مهم و ابهامات زیادی را در پیوند با راه‌هایی که باید کشف شوند، بر جای نهاده بود. چندین مورد از این طریقه‌ها بیشتر ریاضیاتی بودند تا فیزیکی.

پی‌نوشت‌ها:

1- Einstein, Albert (1905), "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (On the Electrodynamics of Moving Bodies), Annalen der Physik 17 (10): 891–921.

منبع:
استراترن، پل؛ (1389) شش نظریه‌ای که جهان را تغییر داد، ترجمه‌ی دکتر محمدرضا توکلی صابری و بهرام معلمی، تهران، انتشارات مازیار، چاپ چهارم.