Tūkstantmečio pabaigoje Fizikos pasaulis žurnalas atliko apklausą, kurioje paklausė 100 žymiausių pasaulio fizikų, kurie, jų manymu, yra 10 geriausių visų laikų mokslininkų. Albertas Einšteinas yra ne tik garsiausias kada nors gyvenęs mokslininkas, bet ir buitinis vardas, genijaus ir begalinio kūrybingumo sinonimas.
Einšteinas, būdamas ypatingo ir bendrojo reliatyvumo atradėjas, pakeitė mūsų supratimą apie laiką, erdvę ir visatą. Šis atradimas kartu su kvantinės mechanikos plėtra veiksmingai užbaigė Niutono fizikos erą ir davė pradžią šiuolaikiniam amžiui. Ankstesniems dviem amžiams buvo būdinga visuotinė gravitacija ir fiksuoti atskaitos taškai, tačiau Einšteinas padėjo įvesti nežinomybės, juodųjų skylių ir „baisių veiksmų per atstumą“ amžių.
Ankstyvas gyvenimas:
Albertas Einšteinas gimė 1879 m. Kovo 14 d. Ulmo mieste, tuometinėje Virtenbergo karalystės (dabar federalinė Vokietijos Badeno-Viurtembergo žemė) dalyje. Jo tėvai buvo Hermannas Einšteinas (pardavėjas ir inžinierius) ir Pauline Koch, kurie nebuvo stebėtojai aškenazių žydai - išplėstinė jidiš kalbų žydų, gyvenusių Vokietijoje ir Vidurio Europoje, bendruomenė.
1880 m., Būdamas vos šešių savaičių, Einšteino šeima persikėlė į Miuncheną, kur įkūrė jo tėvas ir dėdė. Elektrotechnika Fabrik J. Einstein & Cie (įmonė, gaminanti elektros įrenginius nuolatinės srovės pagrindu). 1894 m. Jo tėvo įmonė žlugo ir šeima persikėlė į Italiją, o Einšteinas liko Miunchene baigti mokslų.
Išsilavinimas:
1884 m. Albertas Einšteinas lankė katalikišką pradinę mokyklą, kurioje išbuvo iki 1887 m. Tuo metu jis perėjo į Luitpoldo gimnaziją, kur įgijo aukštesnįjį pradinį ir vidurinį išsilavinimą. Jo tėvas tikėjosi, kad Einšteinas seks jo pėdomis ir imsis elektrotechnikos, tačiau Einšteinas turėjo sunkumų dėl mokyklos mokymo metodų, pirmenybę teikdamas savarankiškam mokymuisi rotaciniam mokymuisi.
1894 m. Vizito pas jo šeimą Italijoje metu Einšteinas parašė trumpą esė pavadinimu „Dėl eterio būklės tyrimo magnetiniame lauke“ - tai bus pirmasis jo mokslinis leidinys. 1895 m. Einšteinas laikė stojamąjį egzaminą į Šveicarijos federalinį politechnikumą Ciuriche - šiuo metu žinomą kaip Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Ciurichas).
Nors jis ir neatitiko visų reikalavimų, jis įgijo išskirtinius fizikos ir matematikos pažymius. Ciuricho politechnikos direktoriaus patarimu jis baigė vidurinę mokyklą Argovos kantono mokykloje Aarau, Šveicarijoje. Tai jis padarė 1895–1996 m., Būdamas pas profesoriaus šeimą.
1896 m. Rugsėjo mėn. Jis išlaikė Šveicarijos išėjimo egzaminą, turėdamas daugiausia gerų pažymių, įskaitant aukščiausius fizikos ir matematikos dalykų pažymius. Nors jam buvo tik 17, jis įstojo į ketverių metų matematikos ir fizikos mokymo diplomo programą Ciuricho politechnikume. Būtent ten jis sutiko savo pirmąją ir būsimą žmoną Mileva Maric, Serbijos pilietę ir vienintelę moterį iš šešių matematikos ir fizikos skyriaus studentų.
Jie susituoktų 1904 m. Ir susilauktų dviejų sūnų, tačiau po 1919 m. Vėliau Einšteinas ištekėjo iš naujo, šį kartą su savo pusbroliu Elsa Löwenthal - su kuriuo susituokė iki jos mirties 1939 m. Taip pat per tą laiką Einšteinas padarė savo didžiausius mokslo laimėjimus.
Mokslo pasiekimai:
1900 m. Einšteinui buvo suteiktas Ciuricho politechnikos mokymo diplomas. Baigęs studijas, jis beveik dvejus metus praleido ieškodamas dėstytojo pareigų ir įgijo Šveicarijos pilietybę. Galiausiai, padedamas savo draugo ir kolegos Marcelio Grossmanno tėvo, Einstenas užsitikrino darbą Federaliniame intelektinės nuosavybės biure Berne. 1903 m. Jo pareigos tapo nuolatinės.
Didžioji dalis Einšteino darbo patentų biure buvo susijusi su klausimais apie elektrinių signalų perdavimą ir laiko elektrinį-mechaninį sinchronizavimą. Šios techninės problemos pakartotinai pasirodys Einšteino mąstymo eksperimentuose, galų gale atvesdamas jį prie radikalių išvadų apie šviesos prigimtį ir esminį erdvės ir laiko ryšį.
1900 m. Jis išleido straipsnį pavadinimu „Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen“(„ Kapiliarumo fenomeno išvados “). Remdamasis Niutono visuotinės gravitacijos teorija, jis šiame darbe pasiūlė teorijai, kad visų molekulių sąveika yra universali atstumo funkcija, analogiškai su atvirkštine kvadrato gravitacijos jėga. Vėliau bus įrodyta, kad tai neteisinga, bet šio straipsnio publikavimas prestižiniame leidinyjeAnnalen der Physik (Fizikos žurnalas) sulaukė akademinio pasaulio dėmesio.
1905 m. Balandžio 30 d. Einsteinas baigė savo disertaciją, stebėdamas universiteto eksperimentinės fizikos profesoriaus Alfredo Kleinerio dėmesį. Disertacija, pavadinta „Naujas molekulinių matmenų nustatymas“, įgijo daktaro laipsnį Ciuricho universitete.
Tais pačiais metais kūrybinės intelekto energijos sprogimas - tai, kas vadinama jo „Annus mirabilis“ (stebuklo metai) - Einšteinas taip pat paskelbė keturis novatoriškus dokumentus apie fotoelektrinį efektą, Browno judesį, ypatingą reliatyvumą ir masės bei energijos ekvivalentiškumą, kurie jį atkreiptų į tarptautinės mokslo bendruomenės dėmesį.
Iki 1908 m. Jis buvo paskirtas dėstytoju Berno universitete. Kitais metais po paskaitos apie elektrodinamiką ir reliatyvumo principą Ciuricho universitete Alfredas Kleineris rekomendavo jį fakultetui naujai įsteigtai teorinės fizikos profesoriui. Einšteinas buvo paskirtas docentu 1909 m.
1911 m. Balandžio mėn. Einšteinas tapo tikruoju Prahos Karolio Ferdinando universiteto, kuris tuo metu buvo Austrijos ir Vengrijos imperijos dalimi, profesoriumi. Per savo laiką Prahoje jis parašė 11 mokslinių darbų, iš kurių 5 buvo apie radiacijos matematiką ir kietųjų dalelių kvantinę teoriją.
1912 m. Liepos mėn. Jis grįžo į Šveicariją ir Ciuricho ETH, kur iki 1914 m. Dėstė apie analitinę mechaniką ir termodinamiką. ETH Ciurichas metu jis taip pat studijavo tęstinę mechaniką, molekulinę šilumos teoriją ir gravitacijos problemą. 1914 m. Jis grįžo į Vokietiją ir buvo paskirtas Kaizerio Vilhelmo fizikos instituto (1914–1932) direktoriumi ir Berlyno Humboldto universiteto profesoriumi.
Netrukus jis tapo Prūsijos mokslų akademijos nariu, o 1916–1918 m. - Vokietijos fizikų draugijos prezidentu. 1920 m. Jis tapo Nyderlandų Karališkosios meno ir mokslo akademijos nariu iš užsienio, o 1921 m. Buvo išrinktas Karališkosios draugijos (ForMemRS) užsienio nariu.
Pabėgėlio būsena:
1933 m. Einšteinas trečią kartą lankėsi JAV. Tačiau skirtingai nei ankstesni vizitai - kur jis vedė paskaitų ciklus ir ekskursijas - šia proga jis žinojo, kad negali grįžti į Vokietiją dėl Adolfo Hitlerio sustiprėjusio nacizmo. Po trečiojo dviejų mėnesių vizito dėstytojo profesijos Amerikos universitetuose, jis su žmona Elsa 1933 m. Kovo mėn. Išvyko į Antverpeną, Belgiją.
Kai jie atvyko, sužinoję, kad jų kotedžą užpuolė naciai, o jų asmeninis burlaivis buvo konfiskuotas, Einšteinas atsisakė savo Vokietijos pilietybės. Po mėnesio Einšteino darbai pateko į nacių knygų deginimo objektus, ir jis buvo įtrauktas į „Vokietijos režimo priešų“ sąrašą, kurio galva buvo 5000 USD.
Šiuo laikotarpiu Einšteinas tapo didele Belgijos vokiečių ir žydų buvusių patriotų bendruomenės dalimi, iš kurių daugelis buvo mokslininkai. Pirmuosius kelis mėnesius jis nuomojo namą De Haane, Belgijoje, kur gyveno ir dirbo. Jis taip pat pasišventė padėti žydų mokslininkams išvengti nacių persekiojimo ir žudynių.
1933 m. Liepą jis išvyko į Angliją asmeniniu savo draugo ir karinio jūrų laivyno karininko vado Oliverio Lockerio-Lampsono kvietimu. Būdamas ten jis susitiko su tuometiniu parlamento nariu Winstonu Churchilliu ir buvusiu ministru pirmininku Lloydu George'u ir paprašė jų padėti išvežti žydų mokslininkus iš Vokietijos. Anot vieno istoriko, Churchillis išsiuntė fiziką Frederiką Lindemanną į Vokietiją ieškoti žydų mokslininkų ir juos apgyvendinti Britanijos universitetuose.
Vėliau Einšteinas susisiekė su kitų tautų lyderiais, įskaitant Turkijos ministrą pirmininką Ismetą Inönü, kad paprašytų pagalbos apgyvendinant žydų piliečius, bėgančius nuo nacių. 1933 m. Rugsėjo mėn. Jis parašė Inönü, prašydamas įdarbinti bedarbius vokiečių-žydų mokslininkus. Dėl Einšteino laiško kviestų žydų į Turkiją iš viso buvo daugiau nei 1000 asmenų.
Nors Lockeris-Lamsponas ragino Didžiosios Britanijos parlamentą suteikti Einsteinui pilietybę, jo pastangos žlugo ir Einsteinas priėmė ankstesnį Naujojo Džersio Prinstono pažengusiųjų studijų instituto pasiūlymą tapti nuolatiniu mokslininku. 1933 m. Spalio mėn. Einšteinas atvyko į JAV ir užėmė šias pareigas.
Tuo metu daugumoje Amerikos universitetų žydų fakultetas ar studentai nebuvo minimalūs arba jų nebuvo, nes buvo kvotų, kurios ribojo žydų, kurie galėjo įstoti ar mokyti, skaičių. Jie baigsis iki 1940 m., Tačiau liko kliūtis Amerikos žydų mokslininkams visapusiškai dalyvauti akademiniame gyvenime ir įgyti universitetinį išsilavinimą.
1935 m. Einšteinas pateikė prašymą dėl nuolatinės pilietybės JAV, kuri jam buvo suteikta 1940 m. Jis liks JAV ir palaikys savo ryšį su Pažangių studijų institutu iki savo mirties 1955 m. Šiuo laikotarpiu Einšteinas mėgino sukurti vieningą lauko teoriją ir paneigti priimtą kvantinės fizikos aiškinimą, nesėkmingai.
Manheteno projektas:
Antrojo pasaulinio karo metu Einšteinas vaidino svarbų vaidmenį kuriant „Manheteno projektą“ - atominės bombos kūrimą. Šis projektas prasidėjo po to, kai 1939 m. Į Einšteiną kreipėsi mokslininkų grupė, vadovaujama vengrų fiziko Leó Szilárd. Išgirdęs jų perspėjimus apie nacių branduolinių ginklų programą, jis kartu parašė laišką tuometiniam prezidentui Rooseveltui, įspėdamas jį apie ypatingą pavojų. tokio ginklo nacių rankose.
Nors pacifistas, kuris niekada nesvarstė idėjos panaudoti branduolinę fiziką siekiant sukurti ginklą, Einšteinas buvo susirūpinęs dėl nacių, turinčių tokį ginklą. Taigi jis ir Szilárd kartu su kitais pabėgėliais, tokiais kaip Edwardas Telleris ir Eugenijus Wigneris, „laikė savo pareiga perspėti amerikiečius apie galimybę, kad vokiečių mokslininkai gali laimėti atominės bombos konstravimo varžybas, ir perspėti, kad Hitleris daugiau nei nori naudoti tokį ginklą. “
Anot istorikų Sarah J. Diehl ir James Clay Moltz, laiškas buvo „neabejotinai pagrindinis stimulas JAV pradėti rimtus branduolinių ginklų tyrimus JAV stojimo į Antrąjį pasaulinį karą išvakarėse“. Be laiško, Einšteinas pasinaudojo savo ryšiais su Belgijos karališkąja šeima ir Belgijos karalienės motina, kad galėtų asmeniniu pasiuntiniu patekti į Baltųjų rūmų ovalų kabinetą, kur jis susitiko su Rooseveltu asmeniškai aptarti pavojaus.
Dėl Einšteino laiško ir jo susitikimų su Ruzveltu JAV inicijavo „Manheteno projektą“ ir sutelkė visus reikiamus išteklius atominės bombos tyrimams, konstravimui ir testavimui. Iki 1945 m. Šį ginklavimosi varžybų aspektą laimėjo sąjungininkų pajėgos, nes Vokietijai niekada nepavyko sukurti savo atominio ginklo.
Kruopštus pacifistas, Einšteinas vėliau turėtų labai apgailestauti dėl savo dalyvavimo kuriant branduolinius ginklus. Kaip 1954 m. (Likus metams iki mirties) savo draugui Linui Paulingui jis pasakė: „Aš padariau vieną didelę klaidą savo gyvenime - pasirašiau laišką prezidentui Ruzveltui, kuriame rekomendavo padaryti atomines bombas; tačiau buvo tam tikras pateisinimas - pavojus, kad vokiečiai juos padarys “.
Reliatyvumo teorija:
Nors Einšteinas metams bėgant padarė daug reikšmingų laimėjimų ir yra plačiai žinomas dėl savo indėlio kuriant „Manheteno projektą“, garsiausia jo teorija yra ta, kurią atspindi paprasta lygtis. E = mc² (kur E yra energija, m yra masė, ir c yra šviesos greitis). Ši teorija panaikintų mokslinio mąstymo ir ortodoksijų šimtmečius.
Bet, žinoma, Einšteinas šios teorijos nesukūrė vakuume, o kelias, vedęs jį į išvadą, kad laikas ir erdvė yra stebėtojo atžvilgiu, buvo ilgas ir vingiuotas. Galutinė Einšteino reliatyvumo hipotezė iš esmės buvo bandymas suderinti Niutono mechanikos dėsnius su elektromagnetizmo dėsniais (kuriuos apibūdina Maksvelo lygtys ir Lorentzo jėgos dėsnis).
Kurį laiką mokslininkai kovojo su šių dviejų sričių neatitikimais, kurie atsispindėjo ir Niutono fizikoje. Isaacas Newtonas pritarė absoliučios erdvės ir laiko idėjai, jis taip pat laikėsi „Galileo“ reliatyvumo principo, kuriame teigiama: „Bet kurie du stebėtojai, judantys pastoviu greičiu ir kryptimi vienas kito atžvilgiu, gaus visus tuos pačius mechaninius eksperimentus tuos pačius rezultatus“.
Nuo 1905 m., Kai Einšteinas išleido seminarą „Apie judančių kūnų elektrodinamiką„Mokslininkų sutarimas patvirtino, kad pro judančią terpę sklindanti šviesa bus tempiama kartu su terpe. Tai, savo ruožtu, reiškė, kad išmatuotas šviesos greitis bus paprasta jo greičio suma per vidutinis plius greitis apie ta terpė.
Ši teorija taip pat patvirtino, kad erdvė buvo užpildyta „šviečiančiuoju eteriu“ - hipotetine terpe, kuri, kaip manoma, reikalinga šviesai skleisti visoje visatoje. Pagal tai, šis eteris būtų arba tempiamas, arba gabenamas judančių medžiagų. Tačiau šis sutarimas lėmė daugybę teorinių problemų, kurios iki Einšteino laikų liko neišspręstos.
Pirma, mokslininkams nepavyko rasti absoliučios judesio būsenos, kuri nurodė, kad judesio reliatyvumo principas (t. Y. Tik tas giminaitis judesys yra stebimas, o absoliutaus poilsio standarto nėra) galiojo. Antra, taip pat išlieka problema, kurią kelia „žvaigždžių abstrakcija“ - reiškinys, kai akivaizdus dangaus kūnų judesys apie jų vietas buvo priklausomas nuo stebėtojo greičio.
Be to, tyrimai, atlikti su šviesos greičiu vandenyje („Fizeau“ eksperimentas), parodė, kad pro judančią terpę sklindanti šviesa bus tempiama kartu su terpe, bet ne tiek, kiek tikėtasi. Tai palaikė kitus eksperimentus, tokius kaip dalinė Fresnelio hipotezė dėl eterio nutempimo ir sero George'o Stokeso eksperimentai, kurie pasiūlė, kad eteris būtų iš dalies arba visiškai nešantis materiją.
Einšteino specialiojo reliatyvumo teorija buvo novatoriška tuo, kad jis teigė, kad šviesos greitis yra vienodas visuose inerciniuose atskaitos kadruose, ir pristatė idėją, kad dideli pokyčiai įvyksta, kai viskas juda arti šviesos greičio. Tai apima judančio kūno laiko ir erdvės rėmą, kuris, matuojant stebėtojo rėmelyje, gali sulėtėti ir susitraukti judesio kryptimi.
Žinomas kaip Einšteino specialiojo reliatyvumo teorija, jo pastebėjimai suderino Maksvelo elektrinės ir magnetiškos lygtis su mechanikos dėsniais, supaprastino matematinius skaičiavimus, pašalindami pašalinius kitų mokslininkų paaiškinimus ir padarė eterio egzistavimą visiškai nereikalingu. Tai taip pat atitiko tiesiogiai stebimą šviesos greitį ir atspindėjo pastebėtas aberacijas.
Natūralu, kad Einšteino teorija susidūrė su įvairiomis mokslo bendruomenės reakcijomis ir daugelį metų išliks prieštaringa. Su jo viena lygtimi E = mc², Einšteinas labai supaprastino skaičiavimus, reikalingus suprasti, kaip sklinda šviesa. Iš tikrųjų jis taip pat pasiūlė, kad erdvė ir laikas (taip pat materija ir energija) buvo tik skirtingos to paties daikto išraiškos.
Nuo 1907 iki 1911 m., Dar dirbdamas patentų biure, Einšteinas pradėjo svarstyti, kaip specialųjį reliatyvumą būtų galima pritaikyti gravitacijos laukams - kas vadinama Bendrojo reliatyvumo teorija. Tai prasidėjo straipsniu pavadinimu „Dėl reliatyvumo principo ir jo padarytų išvadų“, Išspausdintą 1907 m., Kuriame jis aptarė, kaip specialiojo reliatyvumo taisyklė gali būti taikoma ir pagreičiui.
Trumpai tariant, jis teigė, kad laisvas kritimas yra iš tikrųjų inercinis judėjimas; o stebėtojui turi būti taikomos specialiosios reliatyvumo taisyklės. Šis argumentas dar žinomas kaip lygiavertiškumo principas, kuris teigia, kad gravitacinė masė yra identiška inercinei masei. Tame pačiame straipsnyje Einšteinas taip pat numatė gravitacinio laiko išsiplėtimo reiškinį - kai du stebėtojai, esantys skirtingais atstumais nuo gravitacinės masės, suvokia laiko skirtumą tarp dviejų įvykių.
1911 m. Einšteinas paskelbė „Apie gravitacijos įtaką šviesos sklidimui“, Kuris išplėtė 1907 m. Straipsnį. Šiame straipsnyje jis numatė, kad dėžutė su laikrodžiu, kuris įsibėgėja į viršų, laiką patirs greičiau nei ta, kuri vis dar sėdėjo nekintančiame gravitaciniame lauke. Jis daro išvadą, kad laikrodžių normos priklauso nuo jų padėties gravitaciniame lauke ir kad greičio skirtumas yra proporcingas gravitaciniam potencialui pagal pirmąjį apytikslį.
Tame pačiame straipsnyje jis numatė, kad šviesos deformacija priklausys nuo dalyvaujančio kūno masės. Tai pasirodė ypač įtakinga, nes pirmą kartą jis pasiūlė išbandomą pasiūlymą. 1919 m. Vokiečių astronomas Erwinas Finlay-Freundlichas paragino viso pasaulio mokslininkus išbandyti šią teoriją išmatuojant šviesos deformaciją per saulės užtemimą 1929 m. Gegužės mėn.
Einšteino prognozes patvirtino seras Arthuras Eddingtonas, kurio pastebėjimai buvo paskelbti netrukus. 1919 m. Lapkričio 7 d Laikai paskelbė rezultatus antraštėje: „Mokslo revoliucija - nauja visatos teorija - nuverstos niutono idėjos“. Bendrasis reliatyvumas vėliau tapo svarbia šiuolaikinės astrofizikos priemone. Tai suteikia pagrindą dabartiniam juodųjų skylių, erdvės regionų, kuriuose gravitacinis potraukis yra toks stiprus, supratimui, kad net šviesa neišbėgtų.
Šiuolaikinė kvantų teorija:
Einšteinas taip pat padėjo tobulinti kvantinės mechanikos teoriją. Per 1910 m. Šis mokslas plėtėsi apimdamas daugybę skirtingų sistemų. Einšteinas prisidėjo prie šių pokyčių tobulindamas kvantų teoriją šviesai ir panaudojo ją įvairiems termodinaminiams efektams, kurie prieštaravo klasikinei mechanikai, atsiskaityti.
Savo 1905 m.Heuristiniu šviesos gamybos ir transformavimo požiūriu„Jis postulavo, kad pati šviesa susideda iš lokalių dalelių (t. Y. Kvantų). Jo amžininkai, įskaitant Neilsą Bohrą ir Maxą Plancką, šią teoriją atmes, tačiau tai bus įrodyta iki 1919 m. Atliekant eksperimentus, kuriais buvo matuojamas fotoelektrinis efektas.
Toliau jis apie tai kalbėjo 1908 m.Mūsų požiūrio į radiacijos sudėtį ir esmę raida“, Kur jis parodė, kad Makso Plancko energijos kvantas turi turėti aiškiai apibrėžtus momentus ir tam tikru atžvilgiu elgtis kaip nepriklausomos, į tašką panašios dalelės. fotonas koncepcija ir įkvėpė bangos – dalelės dvilypumo (t. y. šviesa, elgiasi ir kaip dalelė, ir kaip banga) kvantinėje mechanikoje sampratą.
Savo 1907 m.Planko radiacijos ir savitojo šilumos teorija“, Einšteinas pasiūlė materijos modelį, kai kiekvienas grotelių struktūros atomas yra nepriklausomas harmoninis osciliatorius - egzistuoja vienodai išdėstytose, kvantuotose būsenose. Jis pasiūlė šią teoriją, nes tai buvo ypač aiškus įrodymas, kad kvantinė mechanika gali išspręsti specifinę šilumos problemą klasikinėje mechanikoje.
1917 m. Einšteinas paskelbė straipsnį pavadinimu „Apie radiacijos kvantinę teoriją“, Kuris pasiūlė stimuliuojamos emisijos galimybę, fizinį procesą, kuris įgalina mikrobangų stiprinimą ir lazerį. Šis dokumentas padarė nepaprastai didelę įtaką vėlesnei kvantinės mechanikos plėtrai, nes tai buvo pirmasis dokumentas, kuris parodė, kad atominių perėjimų statistika turėjo paprastus dėsnius.
Šis darbas bus skirtas įkvėpti Erwino Schrödingerio 1926 m. Straipsnį „Kiekybinis vertinimas kaip savaiminės vertės problema“. Šiame straipsnyje jis paskelbė savo dabar garsiąją Schrödingerio lygtį, kurioje aprašoma, kaip laikui bėgant keičiasi kvantinės sistemos kvantinė būsena. Šis dokumentas buvo visuotinai paminėtas kaip vienas svarbiausių dvidešimtojo amžiaus laimėjimų ir sukūrė revoliuciją daugelyje kvantinės mechanikos sričių, taip pat visoje fizikoje ir chemijoje.
Įdomu tai, kad laikui bėgant Einšteinas bus nepatenkintas kvantinės mechanikos teorija, kurią jis padėjo sukurti, pajutęs, kad tai įkvepia chaoso ir atsitiktinumo jausmą moksluose. Atsakydamas jis pateikė garsiąją citatą: „Dievas nežaidžia kauliukų“ ir grįžo į kvantinių reiškinių tyrimą.
Tai paskatino jį pasiūlyti Einšteino ir jo partnerių Boriso Podolisky ir Nathano Roseno pavadintą Einšteino – Podolskio – Roseno paradoksą (EPR paradoksas). Savo 1935 m. Straipsnyje pavadinimu „Ar kvantinis-mechaninis fizinės tikrovės aprašymas gali būti laikomas išsamiu?“ Jie tvirtino pademonstravę, kad kvantinis įsipainiojimas pažeidžia vietinį realistinį priežastingumo ryšį - Einšteinui tai nurodant kaip „šmaikštų veiksmą per atstumą“.
Tai darydami, jie tvirtino, kad kvantinės mechanikos bangų funkcija nepateikė išsamaus fizinės tikrovės aprašymo - svarbaus paradokso, kuris turėtų reikšmingų padarinių kvantinės mechanikos aiškinimui. Nors EPR paradoksas būtų įrodytas neteisingas po Einšteino mirties, jis padėjo prisidėti prie lauko, kurį jis padėjo sukurti, tačiau vėliau bandys paneigti iki savo dienų pabaigos.
Pastovios kosmologinės ir juodosios skylės:
1917 m. Einšteinas pritaikė Bendrąją reliatyvumo teoriją, norėdamas modeliuoti visos Visatos struktūrą. Nors jis pirmenybę teikė amžinos ir nesikeičiančios visatos idėjai, tai neatitiko jo teorijų apie reliatyvumą, kuris numatė, kad visata yra arba išsiplėtimo, arba susitraukimo būsenoje.
Siekdamas išspręsti šią problemą, Einšteinas pateikė teorijai naują sąvoką, žinomą kaip Kosmologinė konstanta (atstovaujama Lambda). Tikslas buvo ištaisyti gravitacijos poveikį ir leisti visai sistemai išlikti amžina, statiška sfera. Tačiau 1929 m. Edvinas Hablas patvirtino, kad visata plečiasi. Po Hablo apsilankymo Mount Wilson observatorijoje Einšteinas oficialiai išmetė kosmologinę konstantą.
Tačiau koncepcija buvo peržiūrėta 2013 m. Pabaigoje, kai anksčiau nebuvo atrastas Einšteino rankraštis (pavadintas „Apie kosmologinę problemą") buvo atrasta. Šiame rankraštyje Einšteinas pasiūlė patikslinti modelį, kuriame konstanta buvo atsakinga už naujos materijos sukūrimą plečiantis visatai - taip užtikrinant, kad vidutinis visatos tankis niekada nepasikeistų.
Tai atitinka dabar pasenusį pusiausvyros būsenos kosmologijos modelį (pasiūlytą vėliau, 1949 m.) Ir šiuolaikinį tamsiosios energijos supratimą. Iš esmės tai, ką Einšteinas daugelyje savo biografijų apibūdino kaip „didžiausią nesklandumą“, ilgainiui turėjo būti pakartotinai įvertinta ir įvertinta kaip didesnės Visatos slėpinio dalis - nematomos masės ir energijos, palaikančios kosmologinę pusiausvyrą, dalis.
1915 m., Praėjus keliems mėnesiams po to, kai Einšteinas paskelbė savo bendrojo reliatyvumo teoriją, vokiečių fizikas ir astronomas Karlas Schwarzschildis rado Einšteino lauko lygčių sprendimą, apibūdinantį taško ir sferinės masės gravitacinį lauką. Šis sprendimas, dabar vadinamas Schwarzschildo spinduliu, apibūdina tašką, kuriame rutulio masė yra taip suspausta, kad pabėgimo greitis nuo paviršiaus būtų lygus šviesos greičiui.
Laikui bėgant, kiti fizikai padarė tokias pačias išvadas savarankiškai. 1924 m. Anglų astrofizikas Arthuras Eddingtonas pakomentavo, kaip Einšteino teorija leidžia mums atmesti pernelyg didelį matomų žvaigždžių tankį, tvirtindami, kad jos „sukuria tiek daug erdvės-laiko metrikos kreivės, kad erdvė užsidarys aplink žvaigždę, palikdama mus“ lauke (ty niekur). “
1931 m. Indijos ir Amerikos astrofizikas Subrahmanyanas Chandrasekharas, naudodamas specialųjį reliatyvumą, apskaičiavo, kad nesisukantis elektronų išskaidytos medžiagos kūnas, viršijantis tam tikrą ribojančią masę, pats savaime sugrius. 1939 m. Robertas Oppenheimeris ir kiti sutiko su Chandrasekharo analize tvirtindami, kad virš nustatytos ribos esančios neutroninės žvaigždės sugrius į juodąsias skyles, ir padarė išvadą, kad jokie fizikos įstatymai greičiausiai nesikiš ir sustabdys bent keletą žvaigždžių nuo griūties iki juodųjų skylių.
Oppenheimeris ir jo bendraautoriai aiškino išskirtinumą ties Schwarzschild spindulio riba kaip nurodantį, kad tai buvo burbulo, kurio laikas sustojo, riba. Išoriniam stebėtojui jie pamatytų žvaigždės paviršių laiku užšalusį tuo metu, kai griuvo, tačiau krintantis stebėtojas turėtų visiškai kitokią patirtį.
Kiti pasiekimai:
Einšteinas ne tik revoliucionizavo mūsų laiko, erdvės, judesio ir sunkio supratimą, naudodamas specialiojo ir bendrojo reliatyvumo teorijas, bet ir daug kitų indėlių į fizikos sritį. Tiesą sakant, Einšteinas per savo gyvenimą paskelbė šimtus knygų ir straipsnių, taip pat daugiau nei 300 mokslinių darbų ir 150 ne mokslo.
2014 m. Gruodžio 5 d. Viso pasaulio universitetai ir archyvai pradėjo oficialiai išleisti Einšteino surinktus dokumentus, kuriuos sudarė daugiau nei 30 000 unikalių dokumentų. Pavyzdžiui, du dokumentai, kurie buvo paskelbti 1902 ir 1903 m. - „Šilumos pusiausvyros kinetinė teorija ir antrasis termodinamikos dėsnis“Ir„Termodinamikos pagrindų teorija“- nagrinėjo termodinamikos ir Browno judesio temas.
Pagal apibrėžimą, Brownian judėjimas teigia, kad ten, kur mažas dalelių kiekis svyruoja be pasirinktos krypties, jos ilgainiui pasklinda ir užpildo visą terpę. Spręsdamas tai statistiniu požiūriu, Einšteinas manė, kad terpėje esančių svyruojančių dalelių kinetinė energija gali būti perduodama didesnėms dalelėms, kurias savo ruožtu galima stebėti mikroskopu - taip įrodant įvairaus dydžio atomų buvimą.
Šie dokumentai buvo pagrindas 1905 m. Knygai apie Browniano judesį, kuris parodė, kad jis gali būti aiškinamas kaip tvirtas įrodymas, kad molekulės egzistuoja. Šią analizę vėliau patikrins prancūzų fizikas Jeanas-Baptiste'as Perrinas. Einšteinui 1926 m. Buvo paskirta Nobelio fizikos premija. Jo darbas nustatė Browno judesio fizinę teoriją ir baigė skeptišką požiūrį į atomų ir molekulių, kaip realių fizinių esybių, egzistavimą. .
Atlikęs bendrojo reliatyvumo tyrimą, Einšteinas ėmėsi bandymų apibendrinti savo geometrinę gravitacijos teoriją, kad elektromagnetizmas būtų įtrauktas kaip dar vienas objekto aspektas. 1950 m. Jis aprašė savo „vieningo lauko teoriją“ straipsnyje „Apie apibendrintą gravitacijos teoriją“, Kuris apibūdina jo bandymą visas pagrindines visatos jėgas sujungti į vieną sistemą.
Nors ir toliau buvo giriamas už savo darbą, Einšteinas tyrinėdamasis vis labiau atsiskyrė ir jo pastangos galiausiai buvo nesėkmingos. Nepaisant to, Einsteino svajonė suvienyti kitus fizikos dėsnius su gravitacija tęsiasi iki šiol, informuodama apie pastangas sukurti „Viskas teoriją“ (ypač „String Theory“), kai geometriniai laukai atsiranda vieningoje kvantų-mechaninėje aplinkoje.
Jo darbas su Podolskiu ir Rosenu, tikintis paneigti kvantinių įsipainiojimų koncepciją, taip pat paskatino Einšteiną ir jo kolegas pasiūlyti slieko angos modelį. Naudodamasis Schwarzschildo teorija apie juodąsias skylutes ir bandydamas modeliuoti elementarias daleles su krūviu kaip gravitacinio lauko lygčių sprendimą, jis aprašė tiltą tarp dviejų erdvės taškų.
Jei vienas slieko angos galas būtų teigiamai įkrautas, kitas galas būtų neigiamai įkrautas. Šios savybės paskatino Einšteiną manyti, kad dalelių ir antidalelių poros gali būti įsipainiojusios nepažeidžiant Santykių įstatymų. Ši koncepcija pastaraisiais metais pastebėjo gana didelį darbą, mokslininkams sėkmingai sukūrus laboratorijoje magnetinį kirmgraužą.
O 1926 m. Einšteinas ir jo buvęs studentas Leó Szilárd kartu sugalvojo Einšteino šaldytuvą - įrenginį, kuriame nebuvo judančių dalių ir kurio turinys aušinamas tik šilumos absorbcija. 1930 m. Lapkričio mėn. Jiems buvo suteiktas patentas už jų dizainą. Tačiau jų pastangas netrukus pakenkė depresijos epocha, Freono išradimas ir Švedijos įmonė „Electrolux“, įsigyjanti jų patentus.
Bandymai atnaujinti šią technologiją prasidėjo praėjusio amžiaus dešimtajame ir septintajame dešimtmečiuose, kai studentų komandos iš „Georgia Tech“ ir Oksfordo universiteto bandė sukurti savo „Einšteino“ šaldytuvo versiją. Dėl įrodyto Freono ryšio su ozono skilimu ir noro sumažinti mūsų poveikį aplinkai naudojant mažiau elektros energijos, dizainas laikomas ekologiška alternatyva ir naudingu prietaisu besivystančiam pasauliui.
Mirtis ir palikimas:
1955 m. Balandžio 17 d. Albertas Einšteinas patyrė vidinį kraujavimą, atsirandantį dėl pilvo aortos aneurizmos plyšimo, kuriam jis prieš septynerius metus siekė operacijos. Jis paėmė kalbos, kurią jis ruošėsi pasirodymui per televiziją, minint Izraelio valstybės septintąsias metines, projektą kartu su juo į ligoninę, tačiau jis neilgai gyveno, kad jį įvykdytų.
Einšteinas atsisakė operacijos, sakydamas: „Aš noriu eiti tada, kai noriu. Dirbtinai pratęsti gyvenimą yra beskonis. Aš padariau savo dalį, laikas eiti. Aš tai padarysiu elegantiškai. “ Jis mirė Prinstono ligoninėje anksti kitą rytą, būdamas 76 metų, tęsdamas darbą iki pat pabaigos.
Skrodimo metu Prinstono ligoninės patologas (Tomas Stoltzas Harvey) pašalino Einšteino smegenis, kad būtų išsaugotas, nors ir neturėdamas savo šeimos leidimo. Anot Harvey, jis tai padarė tikėdamasis, kad ateities neuromokslininkų kartos sugebės išsiaiškinti Einšteino genijaus priežastį. Einšteino palaikai buvo kremuoti ir jo pelenai buvo išsibarstę neatskleistoje vietoje.
Už visą gyvenimo laimėjimą Einšteinas sulaukė daugybės pagyrimų tiek per savo gyvenimą, tiek po mirties. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
