No dia 30 de junho de 1905 Albert Einstein publicou seu artigo intitulado "Zur Elektrodynamik bewegter Körper", na décima sétima edição do periódico Annalen der Physik. Neste artigo Einstein expõe sua Teoria da Relatividade Especial.
A partir do último quartel do século XIX, a Física e a Química viram avanços estupendos. Começando em 1873, Maxwell lança as bases sobre o eletromagnetismo. Tubos catódicos, a descoberta do raio-X e da radioatividade, dos elétrons e um modelo atômico fluído (o "pudim com passas" de Thomson, sucedido depois pelo modelo nucleado de Rutherford), emissões de corpos negros, descoberta de novos elementos químicos. Tudo aconteceu muito rápido, e todas essas descobertas seriam fundamentais para os avanços técnicos e científicos alcançados do século XX até hoje. Nomes como Mendeleev, Maxwell, Planck, Lorentz e Curie eram celebridades globais.
Contudo, o olho humano só consegue focar numa coisa de cada vez. Wilhelm Röntgen, por exemplo, descobriu o raio-X sem saber que se tratava de uma emissão de energia de alta frequência desprendida de um núcleo atômico instável em decaimento - a emissão derivada da instabilidade do núcleo, e a própria noção de núcleo atômico ainda não estavam formadas. Marie Curie passou anos fazendo experiências com radiação sem saber dos seus efeitos nocivos sobre o DNA. Darwin lançou as sua teoria da evolução das espécies pouco antes de Gregory Mendel escrever sobre hereditariedade, e um nunca teve contato com o trabalho do outro. A ciência produzia uma avalanche de resultados de obervações experimentais em campo ou laboratório de fenômenos naturais que demandavam teorias para dar sentido a tudo, o que se tornaria o meio perfeito para a proliferação de teóricos como Einstein.
1905 é o "Ano Milagroso" da Física. Neste ano Albert Einstein publicaria quatro artigos que revolucionariam a ciência para sempre. Einstein ainda era um funcionário num escritório de patentes em Berna, e seu acesso aos trabalhos científicos mais recentes, bem como seu acesso aos círculos científicos era restrito, o que torna o advento das suas teorias algo espantoso.
No primeiro artigo, de março, sobre o efeito fotoelétrico, ele lança a ideia de que a luz não é uma onda que viaja a esmo pelo espaço e pode ser dissipada infinitamente, mas um feixe de fótons, unidades indivisíveis de energia. A incidência de um feixe de luz de alta energia sobre um corpo seria capaz de ceder energia suficiente aos elétrons na sua superfície para que eles escapem. A ideia do fóton e do quantum de energia seriam as bases para a Física Quântica, que, curiosamente, seria superficialmente vista como oposta ou antagonista do modelo relativístico de universo que Einstein estava prestes a teorizar. Foi seu trabalho com o efeito fotoelétrico que lhe rendeu um Prêmio Nobel de Física em 1921.
O segundo artigo do ano foi sobre os Movimentos Brownianos, submetido a publicação em maio. O botânico Robert Brown, décadas antes, descreveu o movimento errático de pequenas partículas suspensas em líquido enquanto observava grãos de pólen num microscópio. Esse movimento errático não podia ser explicado satisfatoriamente com a mecânica newtoniana, porque o movimento podia ser tanto descendente como ascendente. Einstein supõe que partículas muito pequenas podem ter sua trajetória influenciada pela interação e colisão de partículas ainda mais elementares (átomos e moléculas), além de estabelecer um arcabouço teórico para descrever esse movimento. Até então o átomo era apenas um modelo teórico útil, e a explicação de Einstein provava a sua existência.
No terceiro, Einstein considera as equações de Maxwell sobre eletromagnetismo - que produzem resultados distintos sobre a interação entre ímãs e condutores quando aplicadas do ponto de vista de um ou do outro, embora o resultado prático seja o mesmo. Einstein então postula que todo fenômeno físico (inclusive o tempo) só pode ser descrito a partir de um ponto referencial inercial, para o qual as leis da Física são constantes. E que a luz tem velocidade constante c (cerca de 300000 km/s) para o observador inercial independente da velocidade do seu emissor ou do seu receptor.
No quarto trabalho, de novembro, Einstein discute que todo corpo massivo possui uma energia de repouso, ou uma quantidade total de energia inerente à sua massa. Essa energia de repouso de um corpo pode ser calculada multiplicando-se a massa pela velocidade da luz ao quadrado, traduzido da famosa equação E=mc².
Assim que publicou a Teoria da Relatividade Especial, Einstein se deteve na questão da permanência das leis físicas sob um observador inercial e da constância da velocidade da luz, pensando em como a luz poderia manter a velocidade constante quando o observador está em movimento acelerado, e as consequências disso. Demorou 10 anos, mas ao final desse tempo ele viria com a Teoria da Relatividade Geral, lançando a noção do espaço-tempo, uma quarta dimensão do universo que é distorcida sob a influência de corpos massivos, complementando, assim, a teoria da gravitação universal de Newton, e as observações práticas de desvios de feixes de luz ao passar perto de estrelas, planetas e buracos negros, a decomposição gravitacional da luz, a dilatação gravitacional do tempo. A confirmação da sua tese do espaço-tempo e a confirmação experimental das suas equações de campo viriam depois, com a observação dos desvios da luz de estrelas conhecidas ao passar pelo sol durante eclipses solares.
Einstein produziu tantas novidades em tão pouco tempo, algumas estruturadas em equações dificílimas de seres resolvidas, outras que exigem um pensamento abstrato muito complexo para serem compreendidas, que até hoje mesmo os estudantes de Física e alguns professores precisam se esforçar para compreender. A Física Relativística, no entanto, tem uma limitação. Ela consegue explicar fenômenos físicos em grande escala. A distorção do espaço-tempo pode ser observada ao redor de objetos maiores do que planetas, mas para objetos menores, como o corpo humano ou o átomo, isso é insignificante. Especialmente do ponto de vista do átomo, os modelos da Física Quântica são os mais apropriados para entender os seus fenômenos, sua estruturação e propriedades. Físicos quânticos como Neils Bohr esperavam que existisse nos seus modelos uma brecha para explicar os fenômenos descritos por Einstein, assim como Einstein esperava que sua Física Relativística pudesse ser adequada para explicar o nano universo. Até hoje essa "Teoria de Tudo" ainda não foi elaborada com sucesso.
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