Albert Einstein

Albert Einstein – byl narozen v 1879 rok – zemřel v 1955 rok.

Teorie Alberta Einsteina jsou zdrojem fyziky dvacátého století. Jeho speciální a obecná teorie relativity je základem pro pochopení přírodních zákonů a těchto pojmů, jako vesmír, čas, hmota a energie. Speciální teorie relativity, formulováno v 1905 r., je nepostradatelný, porozumět interakcím elementárních částic. Obecná teorie relativity, která byla založena o deset let později, otevřela cestu k moderní kosmologii.

"Dopad Einsteinovy ​​práce na různé oblasti fyziky je tak obrovský a tak různorodý." – nedávno napsal Gerald Holton – ten vědec, kdo by se to pokusil vysledovat, bude mít velké potíže s určením, kde začít". Einsteinova práce je základem vědeckých objevů 20. století. i, stejně jako objevy Isaaca Newtona, našli své uplatnění v technologii, což umožnilo manipulovat s přírodními jevy. Tranzistory, elektronové mikroskopy, počítače, fotoelektrické články – je to jen několik příkladů obrovského skoku ve výpočetní technice a komunikaci, která vznikla díky Einsteinově revoluci.

Albert Einstein se narodil v Ulmu, v Německu, 14 značka 1879 r. Byl synem Hermanna a Pauliny rozené Kochové. Rok po jeho narození se rodina přestěhovala do Mnichova. Einstein byl tichý chlapec; spíše to bylo zváženo- pro dítě divné než nadané. Od deseti let studoval na Leopoldově gymnáziu. Nesnášel, že je ztuhlý, Německá školní disciplína a naučila se latinsky a řecky bez nadšení. Jeho cesta k vědě začala matematikou, k čemuž ho strýc povzbudil, inženýr Jakub Einstein. Ve věku cca 12 roky se Einstein samostatně naučil geometrii a rozhodl se, že jednoho dne vyřeší hádanky světa. Jeho příběh je poněkud neobvyklým případem naplnění jeho mladistvých snů.

Einsteinova další školní kariéra byla stejně komplikovaná, jako jeho vzdělání na základní škole. Ž 1894 r. rodina Einsteinových se přestěhovala do Milána, kde se jeho otec usadil po dřívějších neúspěchech v podnikání. Albert zůstal v Mnichově, absolvovat střední školu, ale on je opustil, nezískali závěrečný certifikát, připojit se k rodině. Ložisko 17 let, byl přijat na polytechnickou univerzitu v Curychu; o rok dříve neprošel přijímací zkouškou. Přesvědčil se ve škole, že jeho oborem nebude matematika, ale fyzika, proto studoval díla Hermana von Helmholtze, James Clerk Maxwell a další. Nebyl to vynikající student, měl pocit, že mu univerzita dělá trapas. Později napsal, že ,,cud, že moderní metody vzdělávání zcela nezadusily svaté nadšení a zvídavost “. Ž 1900 r. obdržel diplom.

Na začátku 1902 r. Einstein získal místo junior inspektora na švýcarském patentovém úřadu. Předpokládalo se to, že tato práce – podrobný výzkum a vysvětlení použití různých typů vynálezů – vzbudil jeho zájem o čas a prostor. Bylo to jistě jediné období, když byl Einstein izolován od fyziky, ale sledoval nejnovější vývoj ve fyzice.

V roce 1905 – často nazýván Einsteinův annus mirabilis – vydal sedm velmi důležitých prací v sedmnáctém svazku Annalen der Physik, ve kterém, jak píše Emilio Segre: „Jeho génius vzplanul bezkonkurenční jasností“. Každá práce byla věnována samostatnému číslu:

1. V článku o Brownově pohybu ukázal Einstein, že cik-cak tanec molekul suspendovaných v kapalině je měřitelný a předvídatelný účinek kinetiky molekul. Toto zjištění bylo nevyvratitelným důkazem existence částic, stále zpochybňována v některých vědeckých kruzích; o několik let později byla správnost Einsteinových výpočtů potvrzena zkušenostmi.

2. Ve své první práci o kvantové teorii demonstroval Einstein, že matematický předpoklad, což umožnilo vyřešit problém záření „černého těla“, odpovídá nějakému základnímu fyzikálnímu jevu. Dokázal to, to světlo je proud částic, jehož energii lze vypočítat, pomocí čísla známého jako Planckova konstanta („Foton“ jako termín pro lehkou částici přišel později). Experimentální podpora tohoto tvrzení v oblasti viditelného světla byla získána v příštím desetiletí. Kvantová hypotéza umožnila Einsteinovi vysvětlit fotoelektrický jev, za co v 1921 r. získal Nobelovu cenu.

3. Obě zmíněné práce, zejména druhý, byli revoluční, ale v tomto ohledu je překonal třetí Zur Elektrodynamik, který očaroval Korpera (O elektrodynamice těles v pohybu). V této práci byla poprvé formulována teorie, později známý jako speciální relativita.

Speciální relativita platí pro celou fyziku, ale v některých ohledech to vážně odporuje intuitivnímu chápání času a prostoru. Ve zkratce, Einstein, vzhledem k pohybu ve vesmíru, formuloval postulát, že rychlost světla je konstantní ve všech referenčních systémech – bez ohledu na pohyb světelného zdroje nebo jeho detektoru. Tak jiný – rychlost světla, která již byla vypočítána, nezávisí na rychlosti pohybu pozorovatele. Pokud je to však tak, pak pro dva pozorovatele pohybující se různými rychlostmi jsou různé události současně. Pokud přijmeme, že rychlost světla má stejnou hodnotu v každém referenčním rámci, je to čas a prostor, které se spojují a společně tvoří arénu fyzických událostí.

Je snadné to pochopit, proč byla Einsteinova teorie revolucí. Vede to k situaci, ve kterém zdravý rozum a filozofické koncepty ustupují novým vědeckým konceptům – je to tak, což lze experimentálně potvrdit. Možná těžší pochopit, proč tato teorie získala uznání fyziků relativně snadno.

Když Einstein oznámil speciální teorii relativity, jeho účelem bylo odhalit vážné problémy, s nimiž rychle se rozvíjející elektrodynamika zápasila. James Maxwell, fyzik patřící k předchozí generaci, objevené rovnice, ze kterého to vyplynulo, že elektromagnetické vlny cestují rychlostí světla. Pro mechanické vysvětlení tohoto jevu – šíření vln v prostoru s konstantou, zadaná rychlost – byla předložena teorie neviditelného éteru. Ether však nikdy nebyl detekován, a tak tato extrémně populární fyzikální teorie zůstala znepokojivě neúplná. Speciální teorie relativity umožnila opustit éter, což bylo významné zjednodušení. Einsteinova teorie také vysvětlila některé experimentální výsledky, jako je nárůst hmotnosti předmětů pohybujících se vysokou rychlostí, jak již dříve navrhoval nizozemský fyzik Hendrik Lorentz.

Dalším důvodem pro přijetí speciální relativity byl vzhled w 1900 r. kvantová teorie. Některé jevy v jádru atomu lze vysvětlit teorií relativity, Newtonská fyzika je naopak nedokázala vysvětlit. Max Planck, jeden ze zakladatelů kvantové teorie, okamžitě ocenil důležitost speciální relativity – přirovnal to ke koperníkovské revoluci. Podobné hodnocení později vyjádřil Niels Bohr. Podle teorie relativity – jak uvedl Einstein – „Tělesná hmotnost je měřítkem jeho energie“. Krátce nato Einstein vydal podrobnější práci, ve kterém dal svou slavnou rovnici: energie E se rovná hmotnosti těla m, vynásobeno druhou mocninou rychlosti světla (E = mc²).

Po vydání prací s 1905 r. Einstein se stal známým ve fyzikální komunitě. Ž 1909 r. Einstein opustil švýcarský patentový úřad a zahájil univerzitní kariéru. Ž 1909 r. začal pracovat na univerzitě v Curychu, a w 1911 r. krátce přednášel na pražské univerzitě, ale cítil se tam špatně kvůli antisemitské náladě převládající v Rakousku. Ž 1912 r. vrátil se do Curychu. Ž 1914 r. byl nominován na pozici vytvořenou speciálně pro něj na Pruské akademii věd a současně se stal profesorem na univerzitě v Berlíně. Od té doby mohl věnovat většinu času výzkumu.

Teorie, dnes známý jako obecná relativita, je primárně teorie gravitace. Einstein na tom pracoval rok 1907 dělat 1916. Obecná teorie je rozšířením speciální teorie a platí pro systémy, které se pohybují zrychleným pohybem. Obecná relativita je základem celé kosmologie dvacátého století – mimo jiné vysvětluje rudý posuv spektra galaxií, což dokazuje, že vesmír se rozpíná, a vysvětluje vznik černých děr.

Porozumět obecné teorii relativity, jeden by měl začít s principem ekvivalence. Jak uvedl Galileo ve své slavné zkušenosti, těla padají na Zemi se stejným zrychlením, nezávisle na jejich hmotnosti. V tomto smyslu padající těla, velký a Malý, jsou „beztíže“ – jejich hmotnost to neovlivňuje, jak reagují na gravitaci. Ve skutečnosti astronauti na oběžné dráze neustále „padají“ na Zemi, díky čemuž jsou bez tíže. Když však jejich kosmická loď opustí oběžnou dráhu a zrychlí směrem ke vzdálené hvězdě, astronauti cítí břemeno. Důvodem je zrychlení, ne gravitace. Einsteinův princip ekvivalence říká, že gravitační a setrvačné síly, související se zrychlením systému, jsou k nerozeznání.

Vyplývá to z principu rovnocennosti, ten gravitační tah není jen síla, s nimiž se všechna těla navzájem přitahují. Gravitace by měla být považována za výsledek zakřivení časoprostoru hmotou. Hromadné příčiny, ten prostor má neeuklidovskou geometrii. Je pravda, že v podmínkách, se kterými se každý den setkáváme, obecná relativita a Newtonův zákon univerzální gravitace poskytují v zásadě stejné výsledky, ale Einsteinova teorie popisuje nejen eliptické dráhy planet, ale také to vysvětluje některé anomálie, jako je precese oběžné dráhy Merkura kolem Slunce.

Několik let poté, jak Einstein publikoval obecnou relativitu, to bylo potvrzeno astronomickými pozorováními. Již v 1911 r. Einstein předpovídal, že paprsek hvězdného světla, létání blízko velké masy – například Slunce. – ohýbá se. Průhyb lze pozorovat porovnáním polohy hvězdy na obloze, když leží daleko od slunce a když jeho paprsky procházejí těsně vedle slunce. Vyplývá to z obecné relativity, že úhel vychýlení by měl být dvakrát větší, než předpovídá klasická teorie, ve kterém považujeme prostor za plochý.

Lze srovnávat předpovědi Newtona a Einsteina, pozorováním polohy hvězd během zatmění Slunce. První pokusy byly neúspěšné, ale v 1919 r. Na popud astronoma Arthura Eddingtona vyrazily dvě anglické expedice, jeden do Brazílie, a druhý na Princov ostrov, u pobřeží západní Afriky. Výsledky byly jednoznačné: foto analýza prokázána, že polohy hvězd jsou předpovídány obecnou relativitou. Einstein získal mezinárodní slávu přes noc. 7 listopad 1919 r. oznámil London Times: „Revoluce ve vědě. Nová teorie vesmíru. Newtonovy nápady zrušeny “. O dva dny později představil New York Times vlastní verzi událostí..

Pozdější výzkum Einstein – hledání jednotné teorie pole, což by spojovalo teorii gravitace s teorií elektromagnetismu – nevedlo k jasným výsledkům. Zdá se, že byl přesvědčen o nějaké konečné realitě, kterou kvantová teorie popřela, ke kterým svými pracemi významně přispěl, m. v. na fotonech a fotoelektrickém jevu. Dlouho diskutoval s Nielsem Bohrem, když to napsal: "Stále věřím v možnost." [studie] model reality – to je teorie, který popisuje věci, a nejen pravděpodobnost jejich výskytu “. Více či méně poté 1928 r., na vrcholu vývoje kvantové teorie, Einsteinova doba dominance ve vývoji skončila.

Ž 1933 r. Einsteinovy ​​knihy byly mezi knihami spálenými v Berlíně nacisty. Byl zabaven jeho osobní majetek, a krátce nato Einstein opustil Německo a emigroval do Spojených států. Získal doživotní pozici na Princetonském institutu pro pokročilá studia. Tváří v tvář rostoucí hrozbě opustil své pacifistické přesvědčení a dovnitř 1939 r., ale neochotně, napsal dopis Franklinovi Rooseveltovi, ve kterém doporučil zahájit práce na konstrukci atomové bomby. I proto se neúčastnil prací na bombovém projektu, o tom se uvažovalo, že jeho levicové sympatie mohou ohrozit bezpečnost práce. Po válce byl Einstein mluvčím jaderného odzbrojení. Nestal se americkým vlastencem, byl proti jednání Kongresu v padesátých letech o tzv. protiamerická aktivita. Ž 1952 r. nesouhlasil, aby se stal prezidentem Izraele, ačkoli to byla jen čestná funkce.

Einsteinova následná kariéra je spojena s jeho enormní prestiží. Stal se veřejnou osobností, byl žádán jako řečník na veřejných shromážděních. Z mých pozdějších let, jeden z jeho populárních, často znovu vydané knihy obsahují články na širokou škálu témat, jako je socialismus, vztahy mezi bílými a černými nebo morální úpadek. Einstein jako Freud, s kým si dopisoval, hlásal politické a sociální názory v souladu s liberálním duchem tohoto období. Jeho eseje jsou stále pozoruhodné. Einsteinův výrok je často citován: „Bůh nehraje kostky“. Týká se kvantové statistiky. Einstein byl agnostik. Na otázku, věří v Boha?, odpověděl: "Toho se nemůžeš někoho zeptat.", který se s rostoucím úžasem pokouší prozkoumat a porozumět vyššímu řádu vesmíru “.

Je obtížné charakterizovat Einsteinovu osobnost, zejména z pozdějších let, když vedl obecně osamělý život. Nevyjádřil své city k ostatním lidem, ačkoli byl ochoten vyjádřit svou hlubokou oddanost lidstvu. V období jeho největší slávy se pro něj rozvod s první manželkou stal těžkou zkušeností, Mileva Marić, se kterou měl dva syny. Jeden z nich trpěl schizofrenií. Jeho holčička, který se narodil před manželstvím, byl předložen k přijetí. Oženil se podruhé s Elsou Lowenthalovou, vzdálený bratranec, kdo zemřel v 1936 r.

11 duben 1953 r., na protest proti jaderným zbraním, Albert Einstein podepsal pacifistický manifest šířený Bertrandem Russellem. O několik dní později došlo k prasknutí aneuryzmatu aorty, ale i tak nebyl jeho život v bezprostředním ohrožení. Odmítl podstoupit operaci, rčení: "Chci tedy odejít.", když chci. Umělé prodloužení života je nechutné “. Pokojně zemřel 18 duben 1955 r.