Vào năm 1905,
chàng thanh niên sắp bước qua tuổi 26 Albert Einstein
đối mặt với sự nghiệp hàn lâm bị coi là thất bại.
Đa số nhà vật lý thời đó nhạo báng rằng,
tên đày tớ nhỏ bé này chẳng thể cống hiến nhiều cho khoa học.
Song, trong năm đó,
Einstein công bố không chỉ một,
hai,
hay ba,
mà đến bốn bản báo cáo phi thường,
mỗi bản một chủ đề khác nhau, giúp định hình lại
cách mà ta hiểu về vũ trụ.
Lời đồn đoán về một Einstein học dốt Toán chỉ là lời đồn.
Ông đã tự học, thuần thục môn tích phân ở tuổi 15
và hoàn thành tốt việc học ở trường trung học Munich
và tại đại học kỹ thuật Thụy Sỹ,
nơi ông học về phương pháp dạy Toán và Vật Lý.
Nhưng việc cúp học để dành nhiều thời gian ở phòng thí nghiệm
và bỏ qua sự tôn trọng tối thiểu với các giáo sư
đã làm hỏng sự nghiệp dự định của ông.
Không có việc, ngay cả cho vị trí phụ tá phòng lab,
ông phải vào làm cho sở sáng chế Thụy Sỹ,
nhờ sự giúp đỡ từ một người bạn của cha.
Là nhân viên, làm việc sáu ngày một tuần,
Einstein vẫn dành được chút thời gian cho Vật Lý,
trao đổi những ý tưởng mới nhất với vài người bạn thân,
và công bố một số báo cáo nhỏ.
Bất ngờ lớn đến
vào tháng 3 năm 1905, ông nộp bản báo cáo với một giả thuyết gây chấn động.
Mặc cho việc ánh sáng là sóng đã được chứng minh từ nhiều thập kỷ,
Einstein giả định ánh sáng, trên thực tế, là hạt,
chỉ ra những hiện tượng bí ấn, ví dụ như hiệu ứng quang điện,
có thể được giải thích bởi giả thuyết của ông.
Ý tưởng bị chế giễu trong nhiều năm,
nhưng Einstein đơn giản là đã đi trước 20 năm.
Lưỡng tính sóng-hạt trở thành nền tảng cho cuộc cách mạng lượng tử.
Hai tháng sau, vào tháng 5, Einstein nộp bản báo cáo thứ hai,
lần này, đánh vào câu hỏi hàng thế kỷ: liệu nguyên tử có thực sự tồn tại?
Mặc dù một số lý thuyết đã được xây dựng trên ý tưởng nguyên tử vô hình,
một số nhà khoa học vẫn tin đó là một viễn tưởng hợp lý,
hơn là vật thể vật lý thực sự.
Nhưng Einstein đã dùng lập luận khéo léo,
chỉ ra rằng hành vi của các hạt nhỏ
ngẫu nhiên chuyển động trong chất lỏng, biết đến với tên gọi: chuyển động Brown,
có thể được dự đoán chính xác
bằng sự va chạm của hàng triệu nguyên tử vô hình.
Thí nghiệm sau đó đã xác nhận mô hình của Einstein,
và mối nghi ngờ về nguyên tử đã được loại bỏ.
Bản báo cáo thứ ba đến vào tháng 6.
Trong thời gian dài,
Einstein đã bị trăn trở bởi sự thiếu nhất quán
giữa hai nguyên lý cơ bản trong Vật Lý.
Nguyên lý về tính tương đối, được trình bày rõ ràng,
từ thời Galileo,
nói rằng không thể xác định được chuyển động tuyệt đối.
Nhưng trong thuyết điện từ, cũng được trình bày súc tích,
khẳng định có tồn tại chuyển động tuyệt đối.
Sự khác biệt, và bất lực trong việc tìm ra lời giải,
khiến ông, như ông mô tả, rơi vào trạng thái căng thẳng thần kinh.
Nhưng một ngày tháng 5,
sau khi nghiền ngẫm câu đố với người bạn Michele Besso
lời giải đã đến.
Einstein nhận thấy mâu thuẫn sẽ được giải quyết
nếu tốc độ ánh sáng là không đổi,
trong bất kể hệ quy chiếu nào,
trong khi cả thời gian và không gian đều chỉ tương đối với người quan sát.
Einstein mất vài tuần để giải chi tiết
và công thức hóa cái được gọi là tính tương đối đặc biệt.
Lý thuyết này không chỉ làm suy yếu hiểu biết cũ của ta về thực tế
mà còn mở đường cho công nghệ,
từ máy gia tốc hạt,
đến hệ thống định vị toàn cầu.
Mọi người có thể nghĩ vậy là đủ,
nhưng vào tháng 9,
bản báo cáo thứ tư đến, là tiếp nối của bản về sự tương đối đặc biệt.
Einstein suy nghĩ sâu hơn về lý thuyết của mình,
và nhận ra nó có nghĩa là, khối lượng và năng lượng,
một là chất rắn rõ ràng, một là tinh không,
thực sự tương đương nhau.
Và mối liên hệ giữa chúng được diễn giải bằng một trong những công thức
nổi tiếng và được chấp nhận nhất lịch sử:
E=mc^2.
Einstein sẽ thể không trở thành biểu tượng thế giới trong gần 15 năm tiếp theo,
chỉ cho đến khi thuyết tương đối rộng của ông được xác nhận năm 1919
bằng việc đo đạc ánh sáng bị bẻ cong khi nhật thực,
sự kiện khiến ông trở nên nổi danh.
Nhưng dù trở lại sở sáng chế và không có thành tựu gì sau năm 1905,
4 bản báo cáo trong năm thần kỳ đó của ông
vẫn mãi là tiêu chuẩn vàng cho sự xuất hiện bất ngờ của một thiên tài.