เมื่อต้นปี ค.ศ. 1905
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในวัยใกล้จะครบ 26 ปี ถูกมองว่าเป็นนักวิชาการตกอับ
นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ในเวลานั้น คงหัวเราะเยาะถ้ามีใครบอกว่า
ข้าราชการชั้นผู้น้อยคนนี้อาจทำประโยชน์ อย่างใหญ่หลวงให้แก่วงการวิทยาศาสตร์
กระนั้น ในปีต่อมา
ไอน์สไตน์ได้ตีพิมพ์ผลงาน ไม่เพียงแค่ หนึ่ง
ไม่ใช่ สอง
ไม่ใช่ สาม
แต่เป็นผลงานถึงสี่เรื่องที่ยอดเยี่ยม ในหัวข้อที่แตกต่างกันไป
ที่จะพลิกโฉมความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเอกภพ
เรื่องเล่าที่ว่าไอน์สไตน์ตกเลขนั้น เป็นแค่ข่าวลือ
เขาศึกษาแคลคูลัส (Calculus) ด้วยตนเอง จนเชี่ยวชาญ เมื่ออายุ 15 ปี
และมีผลการเรียนดี ทั้งที่โรงเรียนมัธยมในมิวนิค
และที่สถาบันเทคโนโลยีสวิสเซอร์แลนด์
ที่ซึ่งเขาได้ศึกษาเพื่อเป็น อาจารย์สาขาคณิตศาสตร์และฟิสิกส์
แต่เนื่องจากไม่ค่อยได้เข้าชั้นเรียน เพราะไปหมกตัวอยู่ในห้องทดลอง
แถมยังไม่เคารพเชื่อฟังอาจารย์ของเขา
ทำให้เส้นทางการเป็นอาจารย์ของเขา ไม่เป็นอย่างที่หวัง
ถูกปฏิเสธแม้กระทั่ง ตำแหน่งผู้ช่วยในห้องแลป
เขาจึงต้องไปทำงาน ที่สำนักงานสิทธิบัตรในสวิตเซอร์แลนด์
ด้วยความช่วยเหลือจาก เพื่อนของพ่อ
ทำงาน 6 วันต่อสัปดาห์ ในตำแหน่ง พนักงานตรวจสอบสิทธิบัตร
เขายังคงแบ่งเวลาส่วนหนึ่งให้กับฟิสิกส์
อภิปรายถึงงานวิจัยใหม่ๆ ร่วมกับเพื่อนสนิทกลุ่มเล็กๆ
และได้ตีพิมพ์ผลงานเล็กๆ 2-3 เรื่อง
และแล้วเป็นที่น่าประหลาดใจ
ที่ในเดือนมีนาคม ปีค.ศ.1905 เขาก็ได้ตีพิมพ์ผลงาน เสนอทฤษฎีที่น่าตกตะลึง
แม้จะมีหลักฐานยึนยันว่าแสงเป็นคลื่น มาหลายทศวรรษแล้ว
ไอน์สไตน์กลับเสนอว่า แสงอาจเป็นอนุภาค
โดยแสดงว่าปรากฎการณ์ที่ยังไม่มีคำอธิบาย เช่น ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก
สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีของเขา
แนวคิดของเขาเป็นเรื่องน่าหัวร่อไปอีกหลายปี
แต่ไอน์สไตน์ก็แค่ล้ำหน้ากว่าคนอื่นๆ ไปยี่สิบปี
ทวิภาคของคลื่นและอนุภาคได้กลายเป็นหลักสำคัญ ของศาสตร์แขนงใหม่เรื่องกลศาสตร์ควอนตัม
สองเดือนต่อมา ในเดือนพฤษภาคม ไอน์สไตน์ได้ตีพิมพ์ผลงานชิ้นที่ 2
บทความนี้เกี่ยวกับคำถามเก่าแก่ที่ว่า อะตอมมีจริงหรือไม่
แม้ว่าหลายทฤษฎีจะถูกสร้างขึ้นโดยอาศัย แนวคิดที่ว่ามีอะตอมที่มองไม่เห็นอยู่
นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังบางคนยังคงเชื่อว่า มันเป็นสิ่งที่จินตนาการขึ้นมา
มากกว่าจะเป็นสิ่งที่มีตัวตนอยู่จริงๆ
แต่ไอน์สไตน์ได้ใช้ข้อพิสูจน์อันหลักแหลม
แสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็ก
ที่เคลื่อนที่ในของเหลวอย่างไม่เป็นระเบียบ ที่เรียกว่า การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน
นั้นสามารถทำนายได้อย่างแม่นยำ
โดยเกิดจากการชนกันของอะตอม ที่มองไม่เห็นนับไม่ถ้วน
การทดลองในภายหลังได้พิสูจน์ยืนยัน แบบจำลองของไอน์สไตน์
และข้อกังขาเกี่ยวกับการมีอยู่ของอะตอม ก็สิ้นสุดลง
ผลงานชิ้นที่สามออกมาในเดือนมิถุนายน
นานมาแล้ว
ที่ไอน์สไตน์มีปัญหาเรื่อง ความไม่สอดคล้องกัน
ของหลักฟิสิกส์พื้นฐานสองเรื่อง
หนึ่งคือ หลักสัมพันธภาพ (Principle of relativity)
ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมา ตั้งแต่ยุคกาลิเลโอ
ที่กล่าวว่า การเคลื่อนที่สัมบูรณ์ ไม่สามารถนิยามได้
และแต่ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเช่นกัน
กลับยืนยันว่า การเคลื่อนที่สัมบูรณ์มีอยู่จริง
ความขัดแย้งที่ว่านี้ และการที่เขาไม่สามารถที่จะไขความกระจ่าง
ทำให้ไอน์สไตน์ตกอยู่ในภาวะที่เขาเรียกว่า ภาวะความตึงเครียดทางจิตใจ
แต่วันหนึ่งในเดือนพฤษภาคม
หลังจากที่เขาขบคิดถึงปัญหานี้ กับเพื่อนชื่อ มิเชล เบส์โซ
เมฆหมอกบังตาก็หายไป
ไอน์สไตน์ตระหนักว่า ความขัดแย้งกันนี้สามารถจัดการได้
ถ้าความเร็วแสงนั้นคงที่ตลอดเวลา
ไม่ว่าจะอยู่ในกรอบอ้างอิงใด
ขณะที่เวลาและพื้นที่นั้นสัมพัทธ์กับผู้สังเกต
ไอน์สไตน์ใช้เวลาเพียงไม่กีสัปดาห์จากนั้น แต่งเติมรายละเอียด
และคิดค้นสิ่งที่ต่อมารู้จักกันในชื่อ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (Special relativity)
ทฤษฎีนี้ไม่เพียงเปลี่ยนความเข้าใจของเรา ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับความเป็นจริง
แต่ยังนำไปสู่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี
ตั้งแต่เครื่องเร่งอนุภาค
ไปจนถึง ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (Global positioning system)
บางคนอาจคิดว่าผลงานเท่านี้น่าจะเพียงพอแล้ว
แต่ในเดือนกันยายน
งานตีพิมพ์ชิ้นที่ 4 ได้ออกมา ในฐานะภาคต่อของทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษ
ไอน์สไตน์ได้คิดต่อยอดจากทฤษฎีของเขา
และได้ตระหนักว่า มันยังบ่งบอกถึงสสารและพลังงาน
ซึ่งอันหนึ่งมีตัวตน และอีกอันไม่มีตัวตน
ว่าจริงๆ แล้วเป็นอันเดียวกัน
ความสัมพันธ์ของมันสามารถแสดงออกมาได้เป็น
สมการอันโด่งดังในตำนาน
E=mc^2
ไอน์สไตน์ยังคงไม่เป็นที่รู้จักมากนัก จนกระทั่งอีก 15 ปีถัดมา
ในตอนที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ได้รับการพิสูจน์ในปีค.ศ. 1919
โดยการวัดว่าแสงมีการโค้งเบน ขณะเกิดสุริยุปราคา
ซึ่งสื่อได้ทำให้เขากลายเป็นคนดัง
แต่ต่อให้เขากลับไปหมกตัวทำงาน ที่สำนักงานสิทธิบัตร
และไม่ได้สร้างผลงานอะไรออกมาอีกเลย นับจากปีค.ศ. 1905 เป็นต้นมา
งานตีพิมพ์ทั้งสี่ในปีมหัศจรรย์ของเขา
ก็ยังคงเป็นสิ่งที่แสดงถึง อัจฉริยภาพที่น่าทึ่งของเขาอยู่ดี