Albert Einstein

Albert Einstein – bol narodený v 1879 rok – zomrel v 1955 rok.

Teórie Alberta Einsteina sú zdrojom fyziky dvadsiateho storočia. Jeho špeciálna a všeobecná teória relativity je základom pre pochopenie prírodných zákonov a takýchto pojmov, ako vesmír, čas, hmota a energia. Špeciálna teória relativity, formulované v 1905 r., je nevyhnutné, pochopiť interakcie elementárnych častíc. Všeobecná teória relativity, ktorá vznikla o desať rokov neskôr, otvoril cestu k modernej kozmológii.

„Dopad Einsteinovej práce na rôzne oblasti fyziky je taký obrovský a rozmanitý – nedávno napísal Gerald Holton – ten vedec, kto by sa to pokúsil vypátrať, by mal veľké ťažkosti s určením, kde začať". Einsteinova práca je základom vedeckých objavov 20. storočia. i, rovnako ako objavy Isaaca Newtona, našli svoje uplatnenie v technológii, ktorá umožňovala manipulovať s javmi prírody. Tranzistory, elektrónové mikroskopy, počítačov, fotoelektrické články – Je to iba niekoľko príkladov obrovského skoku vo výpočtovej technike a komunikácii, ktorá vznikla vďaka Einsteinovej revolúcii.

Albert Einstein sa narodil v Ulme, v Nemecku, 14 značka 1879 r. Bol synom Hermanna a Pauliny rodenej Kochovej. Rok po jeho narodení sa rodina presťahovala do Mníchova. Einstein bol tichý chlapec; skôr sa uvažovalo- pre dieťa čudné ako nadané. Od desiatich rokov študoval na leopoldovskom gymnáziu. Neznášal, že je strnulý, Nemecká školská disciplína a bez nadšenia sa učila latinčinu a gréčtinu. Jeho cesta k vede začala matematikou, k čomu ho strýko nabádal, inžinier Jakub Einstein. Vo veku cca 12 rokov sa Einstein nezávisle naučil geometriu a rozhodol sa, že jedného dňa vyrieši hádanky sveta. Jeho príbeh je dosť neobvyklým prípadom plnenia jeho mladíckych snov.

Rovnako komplikovaná bola aj Einsteinova ďalšia školská kariéra, ako jeho vzdelanie na základnej škole. Ž 1894 r. sa rodina Einsteinovcov presťahovala do Milána, kde sa jeho otec usadil po predchádzajúcich neúspechoch v podnikaní. Albert zostal v Mníchove, vyštudovať strednú školu, ale on ich opustil, nezískala záverečné osvedčenie, pridať sa k rodine. Ložisko 17 rokov, bol prijatý na polytechnickú univerzitu v Zürichu; rok predtým neuspel na prijímacej skúške. V škole sa presvedčil, že jeho odborom nebude matematika, ale fyzika, preto študoval diela Hermana von Helmholtza, James Clerk Maxwell a ďalší. Nebol to vynikajúci študent, mal pocit, že univerzita ho robí v rozpakoch. Neskôr napísal, že ,,maznať sa, že moderné metódy vzdelávania úplne nedusili sväté nadšenie a zvedavosť “. Ž 1900 r. dostal diplom.

Na začiatku 1902 r. Einstein získal miesto nižšieho inšpektora na Švajčiarskom patentovom úrade. Predpokladalo sa, že táto práca – podrobný výskum a vysvetlenie použitia rôznych druhov vynálezov – vzbudil jeho záujem o čas a priestor. Bolo to určite jediné obdobie, keď bol Einstein izolovaný od fyzikálnej komunity, ale sledoval najnovší vývoj vo fyzike.

V roku 1905 – často nazývaný Einsteinov annus mirabilis – vydal v sedemnástom zväzku Annalen der Physik tri veľmi dôležité práce, v ktorom, ako píše Emilio Segre: „Jeho génius vzplanul bezkonkurenčným jasom“. Každá práca bola venovaná samostatnému číslu:

1. V článku o Brownovom pohybe ukázal Einstein, že cik-cak tanec molekúl suspendovaných v kvapaline je merateľný a predvídateľný účinok kinetiky molekúl. Toto zistenie bolo nevyvrátiteľným dôkazom existencie častíc, v niektorých vedeckých kruhoch stále spochybňovaná; o niekoľko rokov neskôr bola správnosť Einsteinových výpočtov potvrdená skúsenosťami.

2. Vo svojej prvej práci o kvantovej teórii demonštroval Einstein, že matematický predpoklad, čo umožnilo vyriešiť problém žiarenia „čierneho tela“, zodpovedá nejakému základnému fyzikálnemu javu. Dokázal, to svetlo je prúd častíc, ktorého energiu je možné vypočítať, pomocou čísla známeho ako Planckova konštanta („Fotón“ ako termín pre ľahkú časticu prišiel neskôr). Experimentálna podpora pre toto tvrdenie v oblasti viditeľného svetla bola získaná v nasledujúcom desaťročí. Kvantová hypotéza umožnila Einsteinovi vysvetliť fotoelektrický jav, za čo v 1921 r. bol ocenený Nobelovou cenou.

3. Obidve spomínané diela, hlavne druhý, boli revolučné, ale v tomto ohľade ich prekonal tretí Zur Elektrodynamik, mätúci Korper (O elektrodynamike telies v pohybe). V tejto práci bola po prvýkrát formulovaná teória, neskôr známa ako špeciálna relativita.

Špeciálna relativita platí pre celú fyziku, ale v niektorých ohľadoch to vážne odporuje intuitívnemu chápaniu času a priestoru. V skratke, Einstein, vzhľadom na pohyb vo vesmíre, formuloval postulát, že rýchlosť svetla je konštantná vo všetkých referenčných systémoch – bez ohľadu na pohyb zdroja svetla alebo jeho detektora. Tak odlišný – rýchlosť svetla, ktorá už bola vypočítaná, nezávisí od rýchlosti pohybu pozorovateľa. Ak je to však tak, potom pre dvoch pozorovateľov pohybujúcich sa rôznymi rýchlosťami súbežné sú rôzne udalosti. Ak prijmeme, že rýchlosť svetla má v každom referenčnom rámci rovnakú hodnotu, je to čas a priestor, ktoré sa spájajú a tvoria spolu arénu fyzikálnych udalostí.

Je ľahké to pochopiť, prečo bola Einsteinova teória revolúciou. Vedie to k situácii, v ktorých zdravý rozum a filozofické koncepty ustupujú novým vedeckým konceptom – je to také, čo sa dá experimentálne potvrdiť. Možno ťažšie na pochopenie, prečo si táto teória získala uznanie fyzikov pomerne ľahko.

Keď Einstein oznámil špeciálnu teóriu relativity, jeho účelom bolo vyriešiť vážne problémy, s ktorými zápasila rýchlo sa rozvíjajúca elektrodynamika. James Maxwell, fyzik patriaci k predchádzajúcej generácii, objavené rovnice, z ktorého vyplynulo, že elektromagnetické vlny cestujú rýchlosťou svetla. Pre mechanické vysvetlenie tohto javu – šírenie vĺn v priestore s konštantou, zadaná rýchlosť – bola predložená teória neviditeľného éteru. Éter sa však nikdy nezistil, a tak táto mimoriadne populárna fyzikálna teória zostala znepokojivo neúplná. Špeciálna teória relativity umožnila opustiť éter, čo bolo významné zjednodušenie. Einsteinova teória tiež vysvetlila niektoré experimentálne výsledky, ako napríklad zvýšenie hmotnosti objektov pohybujúcich sa vysokou rýchlosťou, ako to už predtým navrhol holandský fyzik Hendrik Lorentz.

Ďalším dôvodom prijatia špeciálnej relativity bol vzhľad w 1900 r. kvantová teória. Určité javy v jadre atómu možno vysvetliť teóriou relativity, Newtonovská fyzika ich, naopak, nedokázala vysvetliť. Max Planck, jeden zo zakladateľov kvantovej teórie, okamžite ocenil dôležitosť špeciálnej relativity – porovnal to s kopernikanskou revolúciou. Podobné hodnotenie neskôr vyjadril Niels Bohr. Podľa teórie relativity – ako uviedol Einstein – „Telesná hmotnosť je mierou jeho energie“. Krátko nato Einstein publikoval podrobnejšiu prácu, v ktorej dal svoju slávnu rovnicu: energia E sa rovná hmotnosti tela m, vynásobený druhou mocninou rýchlosti svetla (E = mc²).

Po zverejnení prác s 1905 r. Einstein sa stal známym vo fyzikálnej komunite. Ž 1909 r. Einstein opustil švajčiarsky patentový úrad a začal svoju univerzitnú kariéru. Ž 1909 r. začal pracovať na univerzite v Zürichu, a w 1911 r. krátko prednášal na pražskej univerzite, ale cítil sa tam zle kvôli antisemitskej nálade panujúcej v Rakúsku. Ž 1912 r. vrátil sa do Zürichu. Ž 1914 r. bol nominovaný na miesto vytvorené špeciálne pre neho na Pruskej akadémii vied a zároveň sa stal profesorom na univerzite v Berlíne. Odvtedy mohol venovať väčšinu času výskumu.

Teória, dnes známa ako všeobecná teória relativity, je predovšetkým teória gravitácie. Einstein na tom pracoval rok 1907 robiť 1916. Všeobecná teória je rozšírením špeciálnej teórie a platí pre systémy, ktoré sa pohybujú zrýchleným pohybom. Všeobecná teória relativity je základom celej kozmológie dvadsiateho storočia – okrem iného vysvetľuje červený posun spektra galaxií, čo dokazuje, že vesmír sa rozpína, a vysvetľuje vznik čiernych dier.

Pochopiť všeobecnú teóriu relativity, treba vychádzať zo zásady rovnocennosti. Ako uviedol Galileo vo svojej slávnej skúsenosti, telesá padajú na Zem s rovnakým zrýchlením, nezávisle od ich hmotnosti. V tomto zmysle padajúce telá, veľké aj malé, sú „bez váhy“ – ich váha to neovplyvňuje, ako reagujú na gravitáciu. V skutočnosti astronauti na obežnej dráhe neustále „padajú“ na Zem, vďaka čomu sú beztiažové. Keď však ich kozmická loď opustí obežnú dráhu a zrýchľuje smerom k vzdialenej hviezde, astronauti cítia záťaž. Dôvodom je zrýchlenie, nie gravitácia. Hovorí Einsteinov princíp rovnocennosti, že gravitačné a zotrvačné sily, súvisiace so zrýchlením systému, sú na nerozoznanie.

Vyplýva to z princípu rovnocennosti, že gravitačný ťah nie je len sila, s ktorými sa všetky telá navzájom priťahujú. Gravitácia by sa mala považovať za výsledok zakrivenia časopriestoru hmotou. Hromadné príčiny, ten priestor má neeuklidovskú geometriu. Pravdaže v podmienkach, s ktorými sa stretávame každý deň, všeobecná relativita a Newtonov zákon univerzálnej gravitácie poskytujú v podstate rovnaké výsledky, ale Einsteinova teória popisuje nielen eliptické dráhy planét, ale vysvetľuje to aj niektoré anomálie, ako napríklad precesia obehu Merkúra okolo slnka.

Pár rokov na to, ako Einstein publikoval všeobecnú teóriu relativity, potvrdili to astronomické pozorovania. Už v 1911 r. Predpovedal Einstein, že lúč hviezdneho svetla, letiaci blízko veľkej masy – napríklad Slnko. – ohýba sa. Vychýlenie je možné pozorovať porovnaním polohy hviezdy na oblohe, keď leží ďaleko od slnka a keď jeho lúče prechádzajú tesne vedľa slnka. Vyplýva to zo všeobecnej teórie relativity, že uhol vychýlenia by mal byť dvakrát väčší, ako predpovedá klasická teória, v ktorom považujeme priestor za plochý.

Predpovede Newtona a Einsteina sa dajú porovnať, pozorovaním polohy hviezd počas zatmenia slnka. Prvé pokusy boli neúspešné, ale v 1919 r. Na naliehanie astronóma Arthura Eddingtona vyrazili dve anglické výpravy, jeden do Brazílie, a druhá na Princov ostrov, pri pobreží západnej Afriky. Výsledky boli jednoznačné: fotoanalýza dokázaná, že polohy hviezd sú predpovedané všeobecnou relativitou. Einstein získal medzinárodnú slávu zo dňa na deň. 7 Novembra 1919 r. oznámil London Times: „Revolúcia vo vede. Nová teória vesmíru. Newtonove nápady boli zrušené “. O dva dni neskôr predstavil New York Times svoju vlastnú verziu udalostí..

Neskorší výskum Einsteina – hľadanie jednotnej teórie poľa, ktorá by spájala teóriu gravitácie s teóriou elektromagnetizmu – neviedlo k jednoznačným výsledkom. Zdá sa, že bol presvedčený o nejakej konečnej realite, čo kvantová teória poprela, ku ktorým svojimi dielami významne prispel, m.in. na fotónoch a fotoelektrickom jave. Dlho diskutoval s Nielsom Bohrom, keď to napísal: "Stále verím v možnosť." [štúdie] model reality – teda teória, ktorá popisuje veci, a nielen pravdepodobnosť ich výskytu “. Viac menej po 1928 r., na vrchole vývoja kvantovej teórie, Einsteinova doba dominancie v jeho vývoji skončila.

Ž 1933 r. Einsteinove knihy patrili medzi knihy spálené v Berlíne nacistami. Bol mu skonfiškovaný osobný majetok, a krátko nato Einstein opustil Nemecko a emigroval do Spojených štátov. Dostal doživotné miesto na Princetonskom inštitúte pre vyššie štúdiá. Tvárou v tvár rastúcej hrozbe opustil svoje pacifistické viery a v 1939 r., akokoľvek neochotne, napísal list Franklinovi Rooseveltovi, v ktorých odporučil zahájiť práce na konštrukcii atómovej bomby. Aj preto sa nezúčastnil na prácach na bombovom projekte, o tom sa uvažovalo, že jeho ľavicové sympatie môžu ohroziť bezpečnosť práce. Po vojne bol Einstein hovorcom jadrového odzbrojenia. Nestal sa americkým vlastencom, bol proti rokovaniam Kongresu z 50. rokov o tzv. protiamerickú činnosť. Ž 1952 r. nesúhlasil, aby sa stal izraelským prezidentom, hoci to bola iba čestná funkcia.

Nasledujúca Einsteinova kariéra je spojená s jeho obrovskou prestížou. Stal sa verejne známou osobnosťou, bol žiadaný ako rečník na verejných zhromaždeniach. Z mojich neskorších rokov, jeden z jeho populárnych, často opakovane vydané knihy obsahujú články na najrôznejšie témy, ako socializmus, vzťahy medzi bielymi a čiernymi alebo morálny úpadok. Einstein ako Freud, s kým si dopisoval, hlásal politické a spoločenské názory v súlade s liberálnym duchom tohto obdobia. Jeho eseje sú stále pozoruhodné. Často sa cituje Einsteinov výrok: „Boh nehrá kocky“. Týka sa to kvantovej štatistiky. Einstein bol agnostik. Na otázku, verí v Boha, on odpovedal: "To sa nemôžeš niekoho opýtať.", ktorý sa s rastúcim úžasom pokúša preskúmať a pochopiť nadradený poriadok vesmíru “.

Je ťažké charakterizovať Einsteinovu osobnosť, najmä z neskorších rokov, keď viedol všeobecne osamelý život. Nevyjadril svoje city k iným ľuďom, hoci bol ochotný prejaviť svoju hlbokú oddanosť ľudstvu. V období najväčšej slávy sa pre neho stal rozvod s prvou manželkou ťažkou skúsenosťou, Mileva Marić, s ktorou mal dvoch synov. Jeden z nich trpel schizofréniou. Jeho dievčatko, ktorý sa narodil pred manželstvom, bol predložený na prijatie. Druhýkrát sa oženil s Elsou Lowenthalovou, vzdialený bratranec, ktorý zomrel v 1936 r.

11 Apríla 1953 r., na protest proti jadrovým zbraniam, Albert Einstein podpísal pacifistický manifest, ktorý šíril Bertrand Russell. O niekoľko dní neskôr mu praskla aneuryzma aorty, ale aj tak nebol jeho život v bezprostrednom ohrození. Odmietol podstúpiť operáciu, hovoriac: "Chcem teda odísť.", keď chcem. Umelé predĺženie života je nechutné “. Zomrel pokojne 18 Apríla 1955 r.