Alberto Einšteino portretas apie 1939 m.
(Vaizdas: © MPI / „Getty Images“)
Albertas Einšteinas dažnai minimas kaip vienas įtakingiausių XX amžiaus mokslininkų. Jo darbas ir toliau padeda astronomams ištirti viską, pradedant gravitacinėmis bangomis ir baigiant Merkurijaus orbita.
Mokslininko lygtis, padėjusi paaiškinti specialųjį reliatyvumą - E = mc ^ 2 - garsėja net tarp tų, kurie nesupranta jos pagrindinės fizikos. Einšteinas taip pat žinomas dėl savo bendrosios reliatyvumo teorijos (gravitacijos paaiškinimo) ir fotoelektrinio efekto (kuris paaiškina elektronų elgesį tam tikromis aplinkybėmis); jo darbas pastarajame pelnė Nobelio fizikos premiją 1921 m.
Einšteinas taip pat veltui bandė suvienyti visas Visatos jėgas į vieną teoriją arba visko teoriją, kuria jis dar dirbo savo mirties metu.
Ankstyvieji metai
Einšteinas gimė 1879 m. Kovo 14 d. Ulme, Vokietijoje, mieste, kuriame šiandien gyvena vos daugiau nei 120 000 žmonių. Jo name stovėjo nedidelė atminimo lenta (ji buvo sugriauta per Antrąjį pasaulinį karą). Netrukus po jo gimimo šeima persikėlė į Miuncheną, o vėliau į Italiją, kai jo tėvas susidūrė su problemomis tvarkant savo verslą. Einšteino tėvas Hermanas vadovavo elektrochemijos gamyklai, o jo motina Pauline rūpinosi Albertu ir jo jaunesne seserimi Maria.
Anot Alberto Einšteino mokslininko Hans-Josef Küpper, Einsteinas savo memuaruose rašys, kad du „stebuklai“ padarė didelę įtaką jo ankstyvajam amžiui. 5-erių metų jaunasis Einšteinas susidūrė su savo pirmuoju nuostabumu - kompasu: Jis jį mistifikavo nematomos jėgos gali atitraukti adatą. Tai sukeltų susižavėjimą visą gyvenimą neregėtomis jėgomis. Antrasis stebuklas kilo sulaukus 12 metų, kai jis atrado geometrijos knygą, kurią jis garbino, vadindamas ją „šventa geometrijos knyga“.
Priešingai populiarųjį įsitikinimu, jaunasis Albertas buvo geras studentas. Jis puikiai tiko fizikai ir matematikai, tačiau buvo „nuosaikesnis“ kitų dalykų mokinys, savo tinklalapyje rašė Küpperis. Tačiau Einšteinas sukilo prieš autoritarinį kai kurių savo mokytojų požiūrį ir metė mokyklą būdamas 16 metų. Vėliau jis laikė stojamąjį egzaminą į Šveicarijos federalinę politechnikos mokyklą Ciuriche. Nors jo fizikos ir matematikos rezultatai buvo puikūs, jo pažymiai kitos sritys buvo subparos, ir jis neišlaikė egzamino. Siekiantis fizikas dalyvavo papildomuose kursuose, kad užpildytų savo žinių spragą, ir 1896 m. Buvo priimtas į Šveicarijos politechnikumą, o 1901 m. Gavo fizikos ir matematikos mokymo diplomą.
Tačiau Einšteinas negalėjo rasti dėstytojo pareigų ir, remdamasis Nobelio premijos biografija, 1901 m. Pradėjo dirbti Berno patentų biure. Būtent ten, analizuodamas patentines paraiškas, jis išplėtė savo darbą, susijusį su ypatingais reliatyvumo principais, ir kitose fizikos srityse, kurios vėliau jį išgarsino.
Einsteinas vedė Mileva Maric, ilgametę jo meilę iš Ciuricho, 1903 m. Jų vaikai Hansas Albertas ir Eduardas gimė 1904 m. Ir 1910 m. (Vaiko, gimusio 1902 m. Prieš jų santuoką, Lieserlis, likimas nežinomas. .) Einšteinas išsiskyrė iš Maric 1919 m. Ir netrukus po to, kai vedė Elsa Löwenthal. Löwenthal mirė 1933 m.
Karjeros ypatumai
Einšteino karjera pasiuntė jį į kelias šalis. 1905 m. Jis įgijo daktaro laipsnį Ciuricho universitete, o vėliau užėmė profesoriaus pareigas Ciuriche (1909), Prahoje (1911) ir vėl Ciuriche (1912). Vėliau persikėlė į Berlyną, kad taptų Kaizerio Vilhelmo fizinio instituto direktoriumi ir Berlyno universiteto profesoriumi (1914 m.). Jis taip pat tapo Vokietijos piliečiu.
A pagrindinis Einšteino darbo įteisinimas atėjo 1919 m., kai seras Arthuras Eddingtonas, Karališkosios astronomijos draugijos sekretorius, vedė ekspediciją į Afriką, kuri išmatavo žvaigždžių padėtį viso saulės užtemimo metu. Grupė nustatė, kad žvaigždžių padėtis pasikeitė dėl saulės lankstumo. (2008 m. BBC / HBO filmas dramatizuoja istoriją „Einšteinas ir Eddingtonas“.)
Einšteinas liko Vokietijoje iki 1933 m., Kai į valdžią pakilo diktatorius Adolfas Hitleris. Tada fizikas atsisakė savo Vokietijos pilietybės ir persikėlė į JAV tapti Prinstono teorinės fizikos profesoriumi. 1940 m. Jis tapo JAV piliečiu, o 1945 m. Pasitraukė.
Einšteinas per visus vėlesnius metus išliko aktyvus fizikos bendruomenėje. 1939 m. Jis garsėjo pasirašė laišką prezidentui Franklinui D. Ruzveltui perspėjimas, kad uranas gali būti naudojamas atominei bombai.
Vėlyvas Einšteino gyvenimas, jis dalyvavo daugybėje privačių diskusijų su fiziku Niels Bohr apie kvantų teorijos pagrįstumas. Bohro teorijos laikėsi dieną, o Einšteinas vėliau įtraukė kvantinę teoriją į savo paties skaičiavimus.
Einšteino smegenys
Einsteinas mirė nuo aortos aneurizmos 1955 m. Balandžio 18 d. Netoli jo širdies sprogo kraujagyslė, praneša Amerikos gamtos istorijos muziejus (AMNH). Paklaustas, ar nori operuoti, Einšteinas atsisakė. „Aš noriu eiti, kai noriu eiti“, - sakė jis. "Būti besąlygiškam pratęsti gyvenimą dirbtinai. Aš padariau savo dalį. Laikas eiti. Aš tai padarysiu elegantiškai."
Einšteino kūnas, didžiąja dalimi, bet kokiu atveju, buvo kremuotas; Pasak AMNH, jo pelenai pasklido neatskleistoje vietoje. Vis dėlto Princetono ligoninės gydytojas Tomas Harvey atliko autopsiją, matyt, neturėdamas leidimo, ir pašalino Einšteino smegenis bei akių obuolius, teigia Mattas Blitzas, kuris apie Einšteino smegenis parašė 2015 m. Skiltyje. Šiandien aš tai sužinojau.
Harvey supjaustė šimtus plonų smegenų audinio pjūvių, kad būtų galima sudėti į mikroskopo skaidres, ir iš kelių kampų užfiksavo 14 smegenų nuotraukų. Jis pasiėmė smegenų audinį, skaidres ir vaizdus, kai persikėlė į Vičitą, Kanzasą, kur buvo medicinos vadovas biologinių tyrimų laboratorijoje. [Vaizdo galerija: Einšteino smegenys]
Per ateinančius 30 metų Harvey išsiuntė keletą skaidrių kitiems tyrėjams, kurie jų paprašė, tačiau likusias smegenis laikė dviejuose stikliniuose indeliuose, kartais sidro dėžutėje po alaus aušintuvu. Einšteino smegenų istorija buvo beveik pamiršta iki 1985 m., Kai Harvey su kolegomis paskelbė savo tyrimo rezultatus žurnale Eksperimentinė neurologija..
Harvey neišlaikė kompetencijos egzamino 1988 m., O jo medicinos licencija buvo panaikinta, rašė Blitzas. Galiausiai Harvey paaukojo smegenis Prinstono ligoninei, kur buvo pradėta smegenų kelionė. Harvey mirė 2007 m.Einšteino smegenų gabalėliai dabar yra Mütter muziejuje Filadelfijoje.
Ką nustatė tyrimai
Harvey 1985 m. Tyrimo autoriai pranešė, kad Einšteino smegenyse buvo didesnis gliaudinių ląstelių (tų, kurios palaiko ir izoliuoja nervų sistemą) skaičius viename neurone (nervų ląstelėje) nei kitose jų ištirtose smegenyse. Jie padarė išvadą, kad tai gali reikšti, jog neuronai turi didesnį medžiagų apykaitos poreikį - kitaip tariant, Einšteino smegenų ląstelėms reikėjo ir sunaudojo daugiau energijos, todėl galėjo būti, kad jis turėjo tokius pažengusius mąstymo sugebėjimus ir koncepcinius įgūdžius.
Tačiau kiti tyrėjai atkreipė dėmesį į keletą šio tyrimo problemų, pagal Ericą H. Chudlerį, Vašingtono universiteto neurologas. Visų pirma, pavyzdžiui, kitos tyrime naudojamos smegenys buvo jaunesnės už Einšteino smegenis. Antra, „eksperimentinė grupė“ turėjo tik vieną dalyką - Einšteiną. Norint išsiaiškinti, ar šie anatominiai skirtumai yra kitų žmonių organizme, reikalingi papildomi tyrimai. Ir trečia, buvo tiriama tik nedidelė Einšteino smegenų dalis.
Kitas tyrimas, 1996 m. Paskelbtas žurnale Neuromokslo laiškai, nustatė, kad Einšteino smegenys svėrė tik 1230 gramų, tai yra mažiau nei vidutinių suaugusių vyrų smegenys (apie 1400 g). Taip pat mokslininko smegenų žievė buvo plonesnė nei penkių kontrolinių smegenų, tačiau neuronų tankis buvo didesnis.
2012 m. Žurnale „Brain“ paskelbtas tyrimas atskleidė, kad Einšteino smegenys turėjo papildomas pilkosios medžiagos sulankstymas, sąmoningo mąstymo vieta. Visų pirma priekinės skiltys, regionai, susieti su abstrakčia mintimi ir planavimu, buvo neįprastai sudėtingi.
Einšteino mokslinis palikimas
Einšteino palikimas fizikoje yra reikšmingas. Štai keli pagrindiniai moksliniai principai, kuriuos jis įkūrė:
Specialiojo reliatyvumo teorija: Einšteinas parodė, kad fiziniai dėsniai yra vienodi visiems stebėtojams, jei jie nėra pagreitinami. Tačiau šviesos greitis vakuume visada tas pats, nesvarbu, kokiu greičiu stebėtojas važiuoja. Šis darbas paskatino jį suvokti, kad erdvė ir laikas yra susieti su tuo, ką mes dabar vadiname erdvės laiku. Taigi įvykį, kurį mato vienas stebėtojas, kitas stebėtojas taip pat gali pamatyti skirtingu metu.
Bendrojo reliatyvumo teorija: Tai buvo sunkio dėsnio pakeitimas. 1600 m. Niutonas suformulavo tris judesio dėsnius, tarp kurių buvo išdėstyta, kaip gravitacija veikia tarp dviejų kūnų. Jėga tarp jų priklauso nuo to, koks masyvus yra kiekvienas objektas ir nuo to, kiek atstumas yra tarp objektų. Einšteinas nustatė, kad galvodamas apie erdvės laiką, masyvus objektas sukelia erdvės laiko iškraipymus (pavyzdžiui, uždėdamas sunkų rutulį ant batuto). Gravitacija pasireiškia tada, kai kiti objektai patenka į „šulinį“, kurį sukuria erdvės laiko iškraipymai, kaip marmuras, riedintis link didžiojo rutulio. Bendrasis reliatyvumas buvo išlaikytas neseniai atliktu svarbiu 2019 m. Bandymu apimančios supermasyvią juodąją skylę Paukščių Tako centre.
Fotoelektrinis efektas: Einsteino darbas 1905 m. Pasiūlė, kad šviesa turėtų būti laikoma dalelių (fotonų) srautu, o ne tik viena banga, kaip tuo metu buvo manoma. Jo darbas padėjo iššifruoti įdomius rezultatus, kurių anksčiau mokslininkai negalėjo paaiškinti.
Vieningo lauko teorija: Einšteinas praleido didžiąją dalį vėlesnių metų bandydamas sujungti elektromagnetizmo ir gravitacijos laukus. Jam nesisekė, bet galbūt jis pralenkė savo laiką. Kiti fizikai vis dar dirba su šia problema.
Einšteino palikimas astronomijai
Yra daug Einšteino darbo pritaikymų, tačiau čia yra keletas ryškiausių astronomijos pavyzdžių:
Gravitacinės bangos: 2016 m. Lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorija (LIGO) aptiko erdvės ir laiko bangas - kitaip vadinamą gravitacinės bangos - įvyko po to, kai juodosios skylės nuo Žemės susidūrė maždaug 1,4 milijardo šviesmečių. Pirmąjį gravitacinių bangų aptikimą LIGO taip pat padarė 2015 m., Praėjus šimtmečiui po to, kai Einšteinas numatė, kad šie virpėjimai egzistuoja. Bangos yra Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos aspektas.
Merkurijaus orbita: Merkurijus yra maža planeta, kuri skrieja arti labai masyvaus objekto, atsižvelgiant į jo dydį - saulę. Jos orbitos nebuvo galima suprasti tol, kol bendrasis reliatyvumas neparodė, kad erdvės-laiko kreivumas daro įtaką Merkurijaus judesiams ir keičia jo orbitą. Yra nedidelė tikimybė, kad per šiuos milijardus metų gyvsidabris gali būti išmestas iš mūsų saulės sistemos dėl šių pokyčių (su dar mažesne tikimybe, kad jis gali susidurti su Žeme).
Gravitacinis lęšis: Tai yra reiškinys, kuriuo masyvus objektas (pavyzdžiui, galaktikų sankaupos ar juodoji skylė) sulenkia šviesą aplink jį. Astronomai, žiūrintys į tą regioną per teleskopą, gali pamatyti objektus tiesiai už masyvaus objekto, nes šviesa yra sulenkta. Garsus to pavyzdys yra Einšteino kryžius, kvazaris žvaigždynas Pegasas: Maždaug 400 milijonų šviesmečių atstumu esanti galaktika sulenkia kvazaro šviesą taip, kad ji keturis kartus būtų rodoma aplink galaktiką.
Juodosios skylės: 2019 m. Balandžio mėn. „Event Horizon“ teleskopas parodė pirmąjį juodos skylės vaizdai. Nuotraukos dar kartą patvirtino keletą bendrojo reliatyvumo aspektų, įskaitant ne tik tai, kad egzistuoja juodosios skylės, bet ir tai, kad jie turi apskritą įvykių horizontą - tašką, kuriame niekas negali ištrūkti, net ne šviesą.
Papildomi resursai:
- Raskite atsakymus į dažnai užduodami klausimai apie Albertą Einšteiną Nobelio premijos svetainėje.
- Peržiūrėkite suskaitmenintas Einšteino paskelbti ir neskelbti rankraščiai „Einstein Archives Online“.
- Išmokti apie Einšteino memorialas Nacionalinės mokslų akademijos pastate Vašingtone, D.C.
