j I begyndelsen af 1900-tallet, mens industrialiseringen rullede fremad for fuld kraft, var der efterhånden kommet god skik på forståelsen af naturens love.

Newtons mekaniske love styrede både planeternes bevægelse og lod ingeniørerne designe avancerede mekaniske konstruktioner. Sammenhængen mellem varme og energi var bragt på sikker teoretisk grundlag af Rudolph Clausius og William Thomson. Og endelig havde James Clerk Maxwell præsenteret en elegant matematisk teori for lys og andre elektromagnetiske bølger, der var forudsætningen for nye kommunikationsformer. Men i grænseområderne mellem de tre hoveddiscipliner var det begyndt at knage. Et opbrud i fysikken var på vej.

I grænseområdet mellem termodynamikken og mekanikken fandtes de brownske bevægelser. Biologen Robert Brown havde med sit mikroskop i 1827 observeret, at små pollen i vand var udsat for tilfældige bevægelser, når de ellers skulle formodes at være i ro. Men endnu havde ingen forklaret, hvordan det kunne lade sig gøre, omend Ludwig Boltzmann med sin statistiske mekanik var godt på vej med en løsning.

I grænseområdet mellem termodynamikken og elektrodynamikken forvirrede den fotoelektriske effekt. Heinrich Hertz havde opdaget, at uv-belysning af metaloverflade kunne frigøre elektroner fra metallet. I følge den klassiske mekanik skulle en højere lysintensitet få elektroner til at blive frigjort med en større bevægelsesenergi. Eksperimenter viste derimod, at energien af elektronerne kun afhang af frekvensen af lyset. I 1900 havde Max Planck vist, at lysets energi er kvantificeret, og han var dermed sammen med Wilhelm Wien ikke langt fra at kunne forklare fænomenet.

Men det var i grænseområdet mellem mekanikken og elektrodynamikken, at de største overraskelser lå. Maxwells ligninger for udbredelsen af lys var i virkeligheden kun et specialtilfælde for den generelle elektrodynamik af legemer i bevægelser. Hendrik Lorentz var i slutningen af 1800-tallet kommet et godt stykke vej i en forståelse af dette problem, der omfattede nyformuleringer af begreber som tid og rum. Den store matematiker Henri Poincaré arbejdede også på samme problemer og var snublende nær en samlet teori for elektrodynamikken af legemer i bevægelser. Men en sammenhængende teori, var hverken Lorentz, Poincaré eller andre endnu kommet frem med.

Albert Einstein løste i løbet kort tid alle tre problemer på overbevisende bevis. Artiklen om de brownske bevægelser fastslog desuden, at atomer var en reel størrelse, idet det er atomer og molekyler, der skubber til de små pollen, og giver dem deres tilfældige bevægelse. Mange fysikere tvivlede faktisk på eksistensen af atomer i begyndelsen af 1900-tallet. Artiklen om produktion og transformation af lys gav en forklaring på den fotoelektriske effekt og fastslog, at lys består af fotoner.

Artiklen om elektrondynamikken af legemer i bevægelser postulerede, at lysets hastighed var konstant for alle iagttagere uanset disse relative bevægelser og gjorde dermed op med Newtons opfattelse om tid og rum. Og som en konsekvens heraf fik begreber som samtidighed nyt indhold.

Selvom Einstein udpegede forklaringen af den fotoelektriske effekt som den eneste »revolutionære« artikel fra 1905 blev det hurtigt relativitetsteorien, der blev Einsteins varemærke. Og det var for mange fysikere uforståligt, at nobelpriskomiteen til trods for mange opfordringer fra tidens førende fysikere ikke ville anerkende Einstein for denne teori, men i stedet efter mange års forsinkelse gav Einstein nobelprisen for forklaringen af den fotoelektriske effekt. Den historie omtales mere detaljeret på side 6. u