Вклад в науку эйнштейн: ЭЙНШТЕЙН, АЛЬБЕРТ | Энциклопедия Кругосвет

ЭЙНШТЕЙН, АЛЬБЕРТ | Энциклопедия Кругосвет

ЭЙНШТЕЙН, АЛЬБЕРТ (Einstein, Albert) (1879–1955), физик-теоретик, один из основоположников современной физики. Известен прежде всего как автор теории относительности. Эйнштейн внес также значительный вклад в создание квантовой механики, развитие статистической физики и космологии. Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 («за объяснение фотоэлектрического эффекта»).

Родился 14 марта 1879 в Ульме (Вюртемберг, Германия) в семье мелкого коммерсанта. Предки Эйнштейна поселились в Швабии около 300 лет назад, и ученый до конца жизни сохранил мягкое южногерманское произношение, даже когда говорил по-английски. Учился в католической народной школе в Ульме, затем, после переезда семьи в Мюнхен, в гимназии. Школьным урокам, однако, предпочитал самостоятельные занятия. В особенности привлекали его геометрия и популярные книги по естествознанию, и вскоре в точных науках он далеко опередил своих сверстников. К 16 годам Эйнштейн овладел основами математики, включая дифференциальное и интегральное исчисления. В 1895, не окончив гимназию, отправился в Цюрих, где находилось Федеральное высшее политехническое училище, пользовавшееся высокой репутацией. Не выдержав экзаменов по современным языкам и истории, поступил в старший класс кантональной школы в Аарау. По окончании школы, в 1896, Эйнштейн стал студентом Цюрихского политехникума. Здесь одним из его учителей был превосходный математик Герман Минковский (впоследствии именно он придал специальной теории относительности законченную математическую форму), так что Энштейн мог бы получить солидную математическую подготовку, однако большую часть времени он работал в физической лаборатории, а в остальное время читал классические труды Г.Кирхгофа, Дж.Максвелла, Г.Гельмгольца и др.

После выпускного экзамена в 1900 Эйнштейн в течение двух лет не имел постоянного места работы. Недолгое время он преподавал физику в Шаффгаузене, давал частные уроки, а затем по рекомендации друзей получил место технического эксперта в Швейцарском патентном бюро в Берне. В этом «светском монастыре» Эйнштейн проработал 7 лет (1902–1907) и считал это время самым счастливым и плодотворным периодом в своей жизни.

В 1905 в журнале «Анналы физики» («Annalen der Physik») вышли работы Эйнштейна, принесшие ему мировую славу. С этого исторического момента пространство и время навсегда перестали быть тем, чем были прежде (специальная теория относительности), квант и атом обрели реальность (фотоэффект и броуновское движение), масса стала одной из форм энергии (E = mc²) (см. также ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ).

Хронологически первыми были исследования Эйнштейна по молекулярной физике (начало им было положено в 1902), посвященные проблеме статистического описания движения атомов и молекул и взаимосвязи движения и теплоты. В этих работах Эйнштейн пришел к выводам, существенно расширяющим результаты, которые были получены австрийским физиком Л.Больцманом и американским физиком Дж.Гиббсом. В центре внимания Эйнштейна в его исследованиях по теории теплоты находилось броуновское движение. В статье 1905 О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты (Über die von molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen) он с помощью статистических методов показал, что между скоростью движения взвешенных частиц, их размерами и коэффициентами вязкости жидкостей существует количественное соотношение, которое можно проверить экспериментально. Эйнштейн придал законченную математическую форму статистическому объяснению этого явления, представленному ранее польским физиком М.Смолуховским. Закон броуновского движения Эйнштейна был полностью подтвержден в 1908 опытами французского физика Ж.Перрена. Работы по молекулярной физике доказывали правильность представлений о том, что теплота есть форма энергии неупорядоченного движения молекул. Одновременно они подтверждали атомистическую гипотезу, а предложенный Эйнштейном метод определения размеров молекул и его формула для броуновского движения позволяли определить число молекул.

Если работы по теории броуновского движения продолжили и логически завершили предшествовавшие работы в области молекулярной физики, то работы по теории света, тоже базировавшиеся на сделанном ранее открытии, носили поистине революционный характер. В своем учении Эйнштейн опирался на гипотезу, выдвинутую в 1900 М.Планком, о квантовании энергии материального осциллятора. Но Эйнштейн пошел дальше и постулировал квантование самого светового излучения, рассматривая последнее как поток квантов света, или фотонов (фотонная теория света). Это позволяло простым способом объяснить фотоэлектрический эффект – выбивание электронов из металла световыми лучами, явление, обнаруженное в 1886 Г.Герцем и не укладывавшееся в рамки волновой теории света. Девять лет спустя предложенная Эйнштейном интерпретация была подтверждена исследованиями американского физика Милликена, а в 1923 реальность фотонов стала очевидной с открытием эффекта Комптона (рассеяние рентгеновских лучей на электронах, слабо связанных с атомами). В чисто научном отношении гипотеза световых квантов составила целую эпоху. Без нее не могли бы появиться знаменитая модель атома Н.Бора (1913) и гениальная гипотеза «волн материи» Луи де Бройля (начало 1920-х годов).

В том же 1905 была опубликована работа Эйнштейна К электродинамике движущихся тел (Zur Elektrodynamik der bewegter Körper). В ней излагалась специальная теория относительности, которая обобщала ньютоновские законы движения и переходила в них при малых скоростях движения (v << c). В основе теории лежали два постулата: специальный принцип относительности, являющийся обобщением механического принципа относительности Галилея на любые физические явления (в любых инерциальных, т.е. движущихся без ускорения системах все физические процессы – механические, электрические, тепловые и т.д. – протекают одинаково), и принцип постоянства скорости света в вакууме (скорость света в вакууме не зависит от движения источника или наблюдателя, т. е. одинакова во всех инерциальных системах и равна 3Ч10¹⁰ см/с). Это привело к ломке многих основополагающих понятий (абсолютность пространства и времени), установлению новых пространственно-временных представлений (относительность длины, времени, одновременности событий). Минковский, создавший математическую основу теории относительности, высказал мысль, что пространство и время должны рассматриваться как единое целое (обобщение евклидова пространства, в котором роль четвертого измерения играет время). Разным эквивалентным системам отсчета соответствуют разные «срезы» пространства-времени.

Исходя из специальной теории относительности, Эйнштейн в том же 1905 открыл закон взаимосвязи массы и энергии. Его математическим выражением является знаменитая формула E = mc². Из нее следует, что любой перенос энергии связан с переносом массы. Эта формула трактуется также как выражение, описывающее «превращение» массы в энергию. Именно на этом представлении основано объяснение т. н. «дефекта массы». В механических, тепловых и электрических процессах он слишком мал и потому остается незамеченным. На микроуровне он проявляется в том, что сумма масс составных частей атомного ядра может оказаться больше массы ядра в целом. Недостаток массы превращается в энергию связи, необходимую для удержания составных частей. Атомная энергия есть не что иное, как превратившаяся в энергию масса. Принцип эквивалентности массы и энергии позволил упростить законы сохранения. Оба закона, сохранения массы и сохранения энергии, до этого существовавшие раздельно, превратились в один общий закон: для замкнутой материальной системы сумма массы и энергии остается неизменной при любых процессах. Закон Эйнштейна лежит в основе всей ядерной физики.

В 1907 Эйнштейн распространил идеи квантовой теории на физические процессы, не связанные с излучением. Рассмотрев тепловые колебания атомов в твердом теле и используя идеи квантовой теории, он объяснил уменьшение теплоемкости твердых тел при понижении температуры, разработав первую квантовую теорию теплоемкости. Эта работа помогла В.Нернсту сформулировать третье начало термодинамики.

В конце 1909 Эйнштейн получил место экстраординарного профессора теоретической физики Цюрихского университета. Здесь он преподавал только три семестра, затем последовало почетное приглашение на кафедру теоретической физики Немецкого университета в Праге, где долгие годы работал Э.Мах. Пражский период отмечен новыми научными достижениями ученого. Исходя из своего принципа относительности, он в 1911 в статье О влиянии силы тяжести на распространение света (Über den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes) заложил основы релятивистской теории тяготения, высказав мысль, что световые лучи, испускаемые звездами и проходящие вблизи Солнца, должны изгибаться у его поверхности. Таким образом, предполагалось, что свет обладает инерцией и в поле тяготения Солнца должен испытывать сильное гравитационное воздействие. Эйнштейн предложил проверить это теоретическое соображение с помощью астрономических наблюдений и измерений во время ближайшего солнечного затмения. Провести такую проверку удалось только в 1919. Это сделала английская экспедиция под руководством астрофизика Эддингтона. Полученные ею результаты полностью подтвердили выводы Эйнштейна.

Летом 1912 Эйнштейн возвратился в Цюрих, где в Высшей технической школе была создана кафедра математической физики. Здесь он занялся разработкой математического аппарата, необходимого для дальнейшего развития теории относительности. В этом ему помогал его соученик Марсель Гросман. Плодом их совместных усилий стал труд Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения (Entwurf einer verallgemeinerten Relativitatstheorie und Theorie der Gravitation, 1913). Эта работа стала второй, после пражской, вехой на пути к общей теории относительности и учению о гравитации, которые были в основном закончены в Берлине в 1915.

В Берлин Эйнштейн прибыл в апреле 1914, будучи уже членом Академии наук (1913), и приступил к работе в созданном Гумбольдтом университете – крупнейшем высшем учебном заведении Германии. Здесь он провел 19 лет – читал лекции, вел семинары, регулярно участвовал в работе коллоквиума, который во время учебного года раз в неделю проводился в Физическом институте.

В 1915 Эйнштейн завершил создание общей теории относительности. Если построенная в 1905 специальная теория относительности, справедливая для всех физических явлений, за исключением тяготения, рассматривает системы, движущиеся по отношению друг к другу прямолинейно и равномерно, то общая имеет дело с произвольно движущимися системами. Ее уравнения справедливы независимо от характера движения системы отсчета, а также для ускоренного и вращательного движений. По своему содержанию, однако, она являтся в основном учением о тяготении. Она примыкает к гауссовой теории кривизны поверхностей и имеет целью геометризацию гравитационного поля и действующих в нем сил. Эйнштейн утверждал, что пространство отнюдь не однородно и что его геометрическая структура зависит от распределения масс, от вещества и поля. Сущность тяготения объяснялась изменением геометрических свойств, искривлением четырехмерного пространства-времени вокруг тел, которые образуют поле. По аналогии с искривленными поверхностями в неевклидовой геометрии используется представление об «искривленном пространстве». Здесь нет прямых линий, как в «плоском» пространстве Евклида; есть лишь «наиболее прямые» линии – геодезические, представляющие собой кратчайшее расстояние между точками. Кривизной пространства определяется геометрическая форма траекторий тел, движущихся в поле тяготения. Орбиты планет определяются искривлением пространства, задаваемым массой Солнца, и характеризуют это искривление. Закон тяготения становится частным случаем закона инерции.

Для проверки общей теории относительности, которая основывалась на очень небольшом числе эмпирических фактов и представляла собой продукт чисто умозрительных рассуждений, Эйнштейн указал на три возможных эффекта. Первый состоит в дополнительном вращении или смещении перигелия Меркурия. Речь идет о давно известном явлении, в свое время открытом французским астрономом Леверье. Оно заключается в том, что ближайшая к Солнцу точка эллиптической орбиты Меркурия смещается за 1 тысячу лет на 43 дуговые секунды. Эта цифра превышает значение, следующее из ньютоновского закона тяготения. Теория Эйнштейна объясняет его как прямое следствие изменения структуры пространства, вызванное Солнцем. Второй эффект состоит в искривлении световых лучей в поле тяготения Солнца. Третий эффект – релятивистское «красное смещение». Оно заключается в том, что спектральные линии света, испускаемого очень плотными звездами, смещены в «красную» сторону, т.е. в сторону больших длин волн, по сравнению с их положением в спектрах тех же молекул, находящихся в земных условиях. Смещение объясняется тем, что сильное гравитационное воздействие уменьшает частоту колебаний световых лучей. Красное смещение было проверено на спутнике Сириуса – звезды с очень большой плотностью, а затем и на других звездах – белых карликах. Впоследствии оно было обнаружено и в поле земного тяготения при измерениях частоты g-квантов с помощью эффекта Мёссбауэра.

Всего через год после опубликования работы по общей теории относительности Эйнштейн представил еще одну работу, имеющую революционное значение. Поскольку не существует пространства и времени без материи, т.е. без вещества и поля, отсюда с необходимостью следует, что Вселенная должна быть пространственно конечной (идея замкнутой Вселенной). Эта гипотеза находилась в резком противоречии со всеми привычными представлениями и привела к появлению целого ряда релятивистских моделей мира. И хотя статическая модель Эйнштейна оказалась в дальнейшем несостоятельной, основная ее идея – замкнутости – сохранила силу. Одним из первых, кто творчески продолжил космологические идеи Эйнштейна, был советский математик А.Фридман. Исходя из эйнштейновских уравнений, он в 1922 пришел к динамической модели – к гипотезе замкнутого мирового пространства, радиус кривизны которого возрастает во времени (идея расширяющейся Вселенной).

В 1916–1917 вышли работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории излучения. В них он рассмотрел вероятности переходов между стационарными состояниями атома (теория Н.Бора) и выдвинул идею индуцированного излучения. Эта концепция стала теоретической основой современной лазерной техники.

Середина 1920-х годов ознаменовалась в физике созданием квантовой механики. Несмотря на то что идеи Эйнштейна во многом способствовали ее становлению, вскоре обнаружились значительные расхождения между ним и ведущими представителями квантовой механики. Эйнштейн не мог примириться с тем, что закономерности микромира носят лишь вероятностный характер (известен его упрек, адресованный Борну, в том, что тот верит «в Бога, играющего в кости»). Эйнштейн не считал статистическую квантовую механику принципиально новым учением, а рассматривал ее как временное средство, к которому приходится прибегать, пока не удается получить полное описание реальности. На Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 разгорелись жаркие, полные драматизма дискуссии между Эйнштейном и Бором по поводу интерпретации квантовой механики. Эйнштейн не смог убедить ни Бора, ни более молодых физиков – Гейзенберга и Паули. С тех пор он следил за работами «копенгагенской школы» с чувством глубокого недоверия. Статистические методы квантовой механики казались ему «невыносимыми» с теоретико-познавательной и неудовлетворительными с эстетической точки зрения. Начиная со второй половины 1920-х годов Эйнштейн уделял много времени и сил разработке единой теории поля. Такая теория должна была объединить электромагнитное и гравитационное поля на общей математической основе. Однако те несколько работ, которые он опубликовал по этому вопросу, не удовлетворили его самого.

Между тем политическая ситуация в Германии становилась все более напряженной. К началу 1920 относятся первые организованные выходки против ученого. В феврале реакционно настроенные студенты вынудили Эйнштейна прервать лекцию в Берлинском университете и покинуть аудиторию. Вскоре началась планомерная кампания против создателя теории относительности. Ею руководила группа антисемитов, которая выступала под вывеской «Рабочее объединение немецких естествоиспытателей для сохранения чистой науки»; одним из ее основателей был гейдельбергский физик Ф.Ленард. В августе 1920 «Рабочее объединение» организовало в зале Берлинской филармонии демонстрацию против теории относительности. Вскоре в одной из газет появился призыв к убийству ученого, а спустя несколько дней в немецкой прессе были напечатаны сообщения, что Эйнштейн, оскорбленный травлей, намеревается покинуть Германию. Ученому была предложена кафедра в Лейдене, но он отказался, решив, что отъезд был бы предательством по отношению к тем немецким коллегам, которые его самоотверженно защищали, прежде всего к Лауэ, Нернсту и Рубенсу. Однако Эйнштейн выразил готовность принять звание экстраординарного почетного профессора в нидерландском Королевском университете, и голландская «выездная» профессура оставалась за ним вплоть до 1933.

Антисемитская травля в Берлине оказала существенное влияние на отношение Эйнштейна к сионизму. «Пока я жил в Швейцарии, я никогда не сознавал своего еврейства, и в этой стране не было ничего, что влияло бы на мои еврейские чувства и оживляло бы их. Но все изменилось, как только я переехал в Берлин. Там я увидел бедствия многих молодых евреев. Я видел, как их антисемитское окружение делало невозможным для них добиться систематического образования… Тогда я понял, что лишь совместное дело, которое будет дорого всем евреям в мире, может привести к возрождению народа». Таким делом ученый полагал создание независимого еврейского государства. Вначале он счел необходимым поддержать усилия по созданию Еврейского университета в Иерусалиме, что побудило его предпринять совместную поездку по США с главой сионистского движения, химиком Х.Вейцманом. Поездка должна была содействовать пропаганде сионистской идеи и сбору средств для университета. В США Эйнштейн прочел ряд научных докладов, в том числе в Принстонском университете.

В марте 1922 Эйнштейн отправился с лекциями в Париж, а осенью снова предпринял большую зарубежную поездку – в Китай и Японию. На обратном пути он впервые посетил Палестину. В Иерусалимском университете Эйнштейн рассказывал о своих исследованиях по теории относительности, беседовал с первыми еврейскими переселенцами. После 1925 Эйнштейн не предпринимал дальних путешествий и жил в Берлине, совершая лишь поездки в Лейден для чтения лекций, а летом в Швейцарию, на побережье Северного или Балтийского моря. Весной 1929 по случаю пятидесятилетия ученого магистрат Берлина подарил ему участок лесистой местности на берегу Темплинского озера. В просторном, удобном доме Эйнштейн проводил много времени. Отсюда он уплывал на парусном ялике, часами курсируя по озерам.

Начиная с 1930 Эйнштейн проводил зимние месяцы в Калифорнии. В Пасаденском технологическом институте ученый читал лекции, в которых рассказывал о результатах своих исследований. В начале 1933 Эйнштейн находился в Пасадене, и после прихода Гитлера к власти никогда более не ступал на немецкую землю. В марте 1933 он заявил о своем выходе из Прусской Академии наук и отказался от прусского гражданства.

С октября 1933 Эйнштейн приступил к работе в Принстонском университете, а вскоре получил американское гражданство, одновременно оставаясь гражданином Швейцарии. Ученый продолжал свои работы по теории относительности; большое внимание уделял попыткам создания единой теории поля.

Находясь в США, ученый старался любыми доступными ему средствами оказывать моральную и материальную поддержку немецким антифашистам. Его очень беспокоило развитие политической ситуации в Германии. Эйнштейн опасался, что после открытия деления ядра Ганом и Штрассманом у Гитлера появится атомное оружие. Тревожась за судьбу мира, Эйнштейн направил президенту США Ф.Рузвельту свое знаменитое письмо, которое побудило последнего приступить к работам по созданию атомного оружия. После окончания Второй мировой войны Эйнштейн включился в борьбу за всеобщее разоружение. На торжественном заседании сессии ООН в Нью-Йорке в 1947 он заявил об ответственности ученых за судьбы мира, а в 1948 выступил с обращением, в котором призывал к запрещению оружия массового поражения. Мирное сосуществование, запрещение ядерного оружия, борьба против пропаганды войны – эти вопросы занимали Эйнштейна в последние годы его жизни не меньше, чем физика.

Умер Эйнштейн в Принстоне (США) 18 апреля 1955. Его прах был развеян друзьями в месте, которое должно навсегда остаться неизвестным.

Альберт Эйнштейн и его вклад в развитие науки

ПРИХОД ГИТЛЕРА 
К ВЛАСТИ В ГЕРМАНИИ. ГОДЫ ПЕРЕД 2-й 
МИРОВОЙ ВОЙНОЙ. ПОСЛЕВОЕННЫЕ ГОДЫ  

Когда в 1933 г. Гитлер
пришел к власти, Эйнштейн находился 
за пределами Германии, куда он так 
и не вернулся. Эйнштейн стал профессором 
физики в новом Институте фундаментальных 
исследований, который был создан
в Принстоне (штат Нью-Джерси). В 1940 г.
он получил американское гражданство.
В годы, предшествующие второй мировой
войне, Эйнштейн пересмотрел свои пацифистские
взгляды, чувствуя, что только военная
сила способна остановить нацистскую
Германию. Он пришел к выводу, что для «защиты
законности и человеческого достоинства»
придется «вступить в битву» с фашистами.
В 1939 г. по настоянию нескольких физиков-эмигрантов
Эйнштейн обратился с письмом к президенту
Франклину Д.Рузвельту, в котором писал
о том, что в Германии, по всей вероятности,
ведутся работы по созданию атомной бомбы.
Он указывал на необходимость поддержки
со стороны правительства США исследований
по расщеплению урана. В последующем развитии
событий, которые привели к взрыву 16 июля
1945 г. первой в мире атомной бомбы в Аламогордо
(штат Нью-Мексико), Эйнштейн участия не
принимал. После второй мировой войны,
потрясенный ужасающими последствиями
использования атомной бомбы против Японии
и все ускоряющейся гонкой вооружений,
Эйнштейн стал горячим сторонником мира,
считая, что в современных условиях война
представляла бы угрозу самому существованию
человечества. Незадолго до смерти он
поставил свою подпись под воззванием
Бертрана Рассела, обращенным к правительствам
всех стран, предупреждающим их об опасности
применения водородной бомбы и призывающим
к запрету ядерного оружия. Эйнштейн выступал
за свободный обмен идеями и ответственное
использование науки на благо человечества.  

ЧАСТНАЯ ЖИЗНЬ ЭЙНШТЕЙНА.
НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ
БИОГРАФИИ УЧЕНОГО  

Первой женой Эйнштейна 
была Милева Марич, его соученица по Федеральному
технологическому институту в Цюрихе.
Они поженились в 1903 г., несмотря на жестокое
противодействие его родителей. От этого
брака у Эйнштейна было два сына. После
пятилетнего разрыва супруги в 1919 г. развелись.
В том же году Эйнштейн вступил в брак
со своей двоюродной сестрой Эльзой, вдовой
с двумя детьми. Эльза Эйнштейн скончалась
в 1936 г. В часы досуга Эйнштейн любил музицировать.
Он начал учиться игре на скрипке, когда
ему исполнилось шесть лет, и продолжал
играть всю жизнь, иногда в ансамбле с
другими физиками, например с Максом Планком,
бывшим великолепным пианистом. Нравились
ему и прогулки на яхте. Эйнштейн считал,
что парусный спорт необычайно способствует
размышлениям над физическими проблемами.
В Принстоне он стал местной достопримечательностью.
Его знали как физика с мировым именем,
но для всех он был добрым, скромным, приветливым
и несколько эксцентричным человеком,
с которым можно столкнуться прямо на
улице. Эйнштейн скончался в Принстоне
от аневризмы аорты. Самый знаменитый
из ученых XX в. и один из величайших ученых
всех времен, Эйнштейн обогатил физику
с присущей только ему силой прозрения
и непревзойденной игрой воображения.
С детских лет он воспринимал мир как гармоническое
познаваемое целое, «стоящее перед нами
наподобие великой и вечной загадки».
По его собственному признанию, он верил
в «Бога Спинозы, являющего себя в гармонии
всего сущего». Именно это «космическое
религиозное чувство» побуждало Эйнштейна
к поиску объяснения природы с помощью
системы уравнений, которая обладала бы
большой красотой и простотой. Среди многочисленных
почестей, оказанных Эйнштейну, было предложение
стать президентом Израиля, последовавшее
в 1952 г. Эйнштейн отказался. Помимо Нобелевской
премии, он был удостоен многих других
наград, в том числе медали Копли Лондонского
королевского общества (1925) и медали Франклина
Франклиновского института (1935). Эйнштейн
был почетным доктором многих университетов
и членом ведущих академий наук мира.  

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ
ЭЙНШТЕЙНА В НАУКЕ  

Итак, основными достижениями
Эйнштейна, его вкладом в развитие
современной физики, являются:

1)Эйнштейн создал 
специальную и общую теорию 
относительности, коренным образом 
изменившие представления о пространстве,
времени и материи.  В 1905 году в
статье «К электродинамике движущихся
тел» разработал основы специальной
теории относительности, изложив новые
законы движения, которые обобщали ньютоновские
и переходили в них в случае малых скоростей
тел. В основу своей теории положил два
постулата: специальный принцип относительности,
являющийся обобщением механического
принципа относительности Галилея на
любые физические явления (в любых инерциальных
системах все физические процессы — механические,
электрические, тепловые, оптические и
др. — протекают одинаково), и принцип постоянства
скорости света в вакууме (скорость света
в вакууме не зависит от движения источника
света или наблюдателя и одинакова во
всех направлениях, то есть, одинакова
во всех инерциальных системах и равна
30000000000 см/с). Оба постулата и теория, построенная
на их основе, привели к ломке многих установившихся
классических понятий (абсолютное пространство,
абсолютное время), заставили пересмотреть
ряд основных положений классической
физики Ньютона, установили новый взгляд
на мир, новые пространственно-временные
представления (относительность длины,
времени, одновременности событий). Однако
эта теория не отбросила совсем закономерностей,
установленных классической механикой,
а уточнила их в случае движения со скоростями,
соизмеримыми со скоростью света в вакууме.
Исходя из своей теории, Эйнштейн в том
же 1905 году открыл закон взаимосвязи массы
и энергии. Показал, что масса является
мерой энергии, заключенной в телах. Это
соотношение Эйнштейна лежит в основе
расчета энергетического баланса ядерных
реакций, в основе всей ядерной физики.
Все положения и выводы специальной теории
относительности ярко подтвердились в
многочисленных опытах, она стала мощным
инструментом в физических исследованиях,
в частности в физике микромира.

2)Значительна роль 
Эйнштейна и в создании квантовой 
теории. Если М. Планк квантовал 
лишь энергию материального осциллятора, 
то Эйнштейн ввел в 1905 году 
представление о дискретной, квантовой 
структуре самого светового излучения, 
рассматривая последнее как поток 
квантов света, или фотонов 
(фотонная теория света). Таким 
образом, Эйнштейну принадлежит 
теоретическое открытие фотона,
экспериментально обнаруженного 
в 1922 году А. Комптоном. Исходя 
из квантовой теории света, 
объяснил такие явления, как 
фотоэффект (закон Эйнштейна для 
фотоэффекта), правило Стокса для 
флюоресценции, фотоионизацию и др.,
которые не могла объяснить электромагнитная
теория света. За эти исследования в 1921
году ученому была присуждена Нобелевская
премия по физике. В 1907 году распространил
идеи квантовой теории на физические процессы,
непосредственно не связанные со светом.
В частности, рассмотрев тепловые колебания
атомов в твердом теле и использовав идеи
квантовой теории, объяснил уменьшение
теплоемкости твердых тел при понижении
температуры, разработав первую квантовую
теорию теплоемкости твердых тел.

3)В 1909 году впервые 
рассмотрел корпускулярно-волновой 
дуализм для излучения, а также 
флуктуации энергии равновесного 
излучения, получив формулу для 
флуктуаций энергии.  

4)В 1912 году установил 
основной закон фотохимии: каждый 
поглощенный фотон вызывает одну 
элементарную фотореакцию (закон Эйнштейна).

5)Предсказал в 
1916 году явление индуцированного 
излучения, ввел вероятности спонтанного 
и вынужденного излучений (коэффициенты 
Эйнштейна).

6)В статистической 
физике развил в 1905 году молекулярно-статистическую 
теорию броуновского движения, в 
1924-25 годах создал квантовую статистику 
частиц с целым спином (статистика 
Бозе-Эйнштейна).

7)В 1915 году предсказал 
и совместно с В. де Гаазом
экспериментально обнаружил эффект изменения
механического момента при намагничивании
тела (эффект Эйнштейна-де Гааза).

8)В 1915 году завершил 
создание общей теории относительности, 
или современной релятивистской 
теории тяготения, установившей 
связь между пространством-временем 
и материей. К ее созданию Эйнштейна 
привел анализ известного факта, 
что отношение инертной массы 
тела к гравитационной одинаково 
для всех тел (принцип эквивалентности).
Этот принцип вместе с принципом 
относительности лег в основу 
общей теории относительности, 
объяснившей сущность тяготения, 
состоящую в изменении геометрических 
свойств, искривлении четырехмерного 
пространства-времени вокруг тел, 
которые образуют поле (любая 
масса влияет на метрику окружающего 
пространства). Вывел уравнение, 
описывающее поле тяготения —
уравнение Эйнштейна (в 1915 году 
общековариантные уравнения гравитационного
поля получил также Д. Гильберт). Для проверки
своей теории предложил три эффекта: искривление
светового луча в поле тяготения Солнца,
смещение перигелия Меркурия и гравитационное
красное смещение. Эти эффекты, как показали
последующие эксперименты, действительно
действуют и количественно правильно
предсказывались общей теорией относительности.

9)В 1916 году постулировал 
гравитационные волны и в 1918
году вывел формулу для мощности 
гравитационного излучения.  Общая 
теория относительности обусловила 
бурное развитие космологии как 
науки. Исходя из этой теории,
Эйнштейн в 1917 году предложил 
новую модель Вселенной, согласно 
которой Вселенная представляет 
замкнутое трехмерное пространство
(трехмерную сферу) конечного 
объема и неизменна во времени. 
Однако эта модель не соответствует 
действительности, поскольку Вселенная 
нестационарна, она расширяется. Впервые
это теоретически показал А. А. Фридман,
а в 1929 году было подтверждено наблюдениями
(явление разбегания галактик). Начиная
с 1933 года, работы Эйнштейна были посвящены
вопросам космологии и единой теории поля.
Однако попытки построить такую теорию
окончились неудачей. В работах Эйнштейна
поднят ряд гносеологических проблем,
но его философские взгляды не всегда
последовательны.  

ИНТЕРЕСНЫЕ ВЫСКАЗЫВАНИЯ
ЭЙНШТЕЙНА  

Вот некоторые интересные
высказывания Эйнштейна:

«С тех пор, 
как за теорию относительности 
принялись математики, я ее уже 
сам больше не понимаю. »

Ведомство федерального
канцлера в Берлине и расположенное 
рядом здание посольства Швейцарии 
отныне украшают два высказывания Альберта
Эйнштейна, написанные большими красными
буквами:

«Государство —
для людей, а не люди — для 
государства» и 

«Настоящая демократия
— все-таки не пустая мечта».

Альберт Эйнштейн был 
не только выдающмся ученым, но и религиозным
человеком. Он утверждал, что наука не
может развиваться в отрыве от религии.
Ему принадлежат такие слова:

«Я не могу себе представить 
настоящего учёного, который не обладал 
бы глубокой верой. Это можно выразить
и так: нельзя верить в безбожную 
науку».

Эйнштейн заявлял,
что 

«в каждом, кто 
изучает природу, должно рождаться 
некое религиозное благоговение».

Он также говорил:

«Каждый, кто серьёзно
занимается наукой, убеждается в том,
что в законах природы присутствует
некий дух, и этот дух выше человека.
По этой причине занятия наукой приводят
человека к религии».

Говоря о том, что 
люди при определении своих целей 
должны исходить из религиозных истин,
Эйнштейн заявил:

«Истинную цель для 
человека определяет религия. Однако в 
вопросе о том, к каким средствам 
следует прибегнуть для достижения
этой цели, есть что сказать и 
науке. Те, кто желает познать истину
во всей полноте, придают науке форму,
конструируют её, ставя её в определённые
рамки. Однако в основе науки, в её
началах опять же в значительной
мере присутствует религия. Я не могу
себе даже представить какого-либо
учёного, лишённого глубокой веры»  

Использованная литература.  

1. Лауреаты Нобелевской 
премии: Энциклопедия: Пер. с англ.-
М.: Прогресс,1992. © The H.W. Wilson Company, 1987. © Перевод
на русский язык с дополнениями, издательство
«Прогресс», 1992. Дата публикации: 17 марта
1998 года Электронная версия: © НиТ. Нобелевские
лауреаты, 1998  

2 . Ю.А. Храмов. «Физики».
Биографический справочник., 1983.  

3. Энциклопедия для 
детей. Т. 14. Техника. Издательство 
“Аванта+”  
 

ПОСЛЕСЛОВИЕ

На примере данного 
реферата я хотел показать, как 
нужно, по-моему, делать работу, используя 
богатые возможности Интернета.
Можно просто скачать чей-то чужой 
реферат, заменить ФИО, название школы
(лицея, колледжа) и, не проверяя на ошибки,
сдать. Мой путь — более трудоемкий, я взял
материал с четырех сайтов, фото — отдельно,
переработал исходный материал, скомпоновал;
результат — перед Вами. Но этот путь требует
больших материальных затрат (расход времени,
проведенного в инете, а, следовательно,
и денег). Выбирайте сами, по какому пути
пойти. Ниже приведены адреса сайтов, с
которых взята информация. По-моему, необходимо
делать ссылки на первоисточники.

That’s all.

http://dilet.narod.ru/days/bio/000027.html

http://n-t.ru/nl/fz/einstein.htm

http://www.islam.ru/science/einstein

http://www.newsukraina.ru/print_version. html?nws_id=343425

Космологический вклад Эйнштейна. Пять нерешенных проблем науки

Космологический вклад Эйнштейна

Вклад, значительно способствовавший теоретическому осмыслению природы туманностей, поступил в астрономию из Швейцарии. Марсель Гроссман был одним из выпускников швейцарской Высшей технической школы (Политехникума) в Цюрихе. В его группе готовили учителей математики и физики.

Один из приятелей Гроссмана не любил занятий и особенно царивших тогда в учебных заведениях строгих порядков, но ему удалось закончить учебу благодаря тому, что Гроссман перед экзаменами снабжал его своими записями лекций. Гроссмана и двух других однокашников оставили при Политехникуме, а их приятелю, не любившему занятий, пришлось довольствоваться временным местом учителя. В 1901 году он писал Гроссману: «Я оставил всякую мысль о поступлении в университет». Наконец, отец Гроссмана рекомендовал его приятеля начальнику патентного бюро в Берне, и в 1902 году тот получил работу технического эксперта третьего класса в Бернском патентном бюро. [22] Следующие семь лет, трудясь на должности патентного эксперта, приятель Гроссмана проявил незаурядную творческую жилку, опубликовал несколько научных статей и получил докторскую степень в Цюрихском университете. Свою диссертацию, озаглавленную «Новое определение размеров молекул», он посвятил Марселю Гроссману. На рис. 6.3 представлен сделанный примерно в 1900 году снимок (слева направо) Марселя Гроссмана, его приятеля, Густава Гайсслера и брата Марселя Геральда.

Приятелем и однокашником Марселя Гроссмана в Политехникуме был не кто иной, как Альберт Эйнштейн. Хотя Гроссман стал известным математиком, он не мог тягаться славой со своим приятелем. И все же вскоре Эйнштейну вновь понадобилась помощь Гроссмана.

Рис. 6.3. Марсель Гроссман, Альберт Эйнштейн, Густав Гисслер и Геральд Гроссман

Работа в патентном бюро нравилась Эйнштейну, но его интересы были гораздо шире. Со своими друзьями, философом Морисом Соловиным и математиком Конрадом Габихтом Эйнштейн создал кружок, шутливо прозванный ими «Академия Олимпия». Проходившие там беседы имели огромное значение для Эйнштейна. Но еще большее влияние на него оказал Микеланджело Бессо. Эйнштейн пристроил его в 1904 году в патентное бюро, так что в течение нескольких лет они ежедневно вместе ходили на работу. Эйнштейн называл Бессо лучшим в Европе резонатором научных идей, а их у Эйнштейна было предостаточно.

1905 год один из историков назвал эйнштейновским годом чудес. В тот год авторитетный журнал Annalen der Physik und Chemie опубликовал пять его статей, затрагивающих такие вопросы, как фотоэлектрический эффект, новый способ определения размера молекул, броуновское движение, специальная относительность и эквивалентность массы и энергии (более подробно см.: Список идей, 15. Труды Эйнштейна: помимо теории относительности). В статье об относительности Эйнштейн объединил ньютонову механику с максвелловым электромагнетизмом и рассмотрел последствия замены представления об абсолютном характере времени и пространстве законом постоянства скорости света.

Два года спустя Эйнштейн рассмотрел, как надо изменить ньютоново тяготение для согласования со своими представлениями об относительности. То, что он назовет «счастливейшей мыслью в моей жизни»,[23] состояло в полном отождествлении (эквивалентности) поля тяготения с соответствующим ускорением системы отсчета. Одним словом, согласно этому принципу находящийся в космическом корабле наблюдатель не в состоянии различить ускорение корабля и воздействие тяготения на основании измерений внутри корабля. Такой сплав, названный принципом эквивалентности, стал отправной точкой для общей относительности.

Дальнейшие годы знаменовались некоторыми изменениями в жизни Эйнштейна. В 1912 году его зачислили в преподавательский состав Политехникума. В научном плане в своей теории относительности он столкнулся с огромной трудностью. Ведь если все ускоренные системы отсчета тождественны, тогда для них перестает быть верной евклидова геометрия. Эйнштейн помнил, как изучал дифференциальную геометрию (геометрические соотношения между бесконечно малыми величинами) во время учебы, но детали забылись.

К счастью, одним из сотрудников Эйнштейна в Политехникуме был не кто иной, как Марсель Гроссман, ставший известным профессором математики. Гроссман помог Эйнштейну с дифференциальной геометрией и тензорным исчислением, математической дисциплиной с использованием многомерных переменных. Эйнштейн писал [29 октября 1912 года физику Арнольду Зоммерфельду]: «За всю свою жизнь я не работал так усердно, проникшись глубоким уважением к математике, самую изысканную часть которой по своему недомыслию считал излишеством». Эйнштейн и Гроссман совместно написали в 1913 году статью, где дали почти полное описание общей теории относительности. Статья «Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения» содержала ряд уравнений поля тяготения, но они еще не приобрели своего окончательного вида.

В последующие два года Эйнштейн печатает статьи, советуется с коллегами, пишет очередные статьи, вновь советуется, печатается, и 25 ноября 1915 года выходит статья «Уравнения гравитационного поля» о его общей теории относительности уже в окончательном виде. В декабре 1915 года [письмо физику Паулю Эренфесту] он говорит о себе: «Этот негодник Эйнштейн постоянно старается себе угодить. Каждый год он отказывается от того, о чем писал годом ранее». Уравнения Эйнштейна предсказывали небольшое смещение точки максимального сближения с орбиты планеты Меркурий с Солнцем (перигелий), которое не в состоянии была объяснить ньютонова теория тяготения. А раз орбита Меркурия вела себя подобным образом, значит, теория Эйнштейна блестяще согласовывалась с действительностью, в итоге привлекла к себе внимание его собратьев — ученых.

Когда принципы общей теории относительности были перенесены на всю Вселенную, некоторые коллеги Эйнштейна (особенно датский астроном Биллем де Ситтер) отметили, что согласно его теории Вселенная как таковая неустойчива в статичном положении. По уравнению Вселенная либо расширяется, либо сжимается. Сообразуясь с астрономическими данными того времени (1917), Эйнштейн предположил, что у нее нет каких — либо особых мест, направлений или границ и что она в целом неподвижна. К своему огорчению, он выяснил, что для сохранения стационарности Вселенной нужно внести в уравнения дополнительный член [в виде отрицательного давления], который бы уравновешивал силу притяжения. Этот член уравнения получил название космологической постоянной. Как ни старались некоторые астрономы отговорить его от этой затеи, Эйнштейн настоял на своем.

ТЕОРИИ ЭЙНШТЕЙНА И ДЕБАЯ  

ТЕОРИИ ЭЙНШТЕЙНА И ДЕБАЯ 
Открытие Дюлонга и Пти оказалось первым этапом почти вековой истории выяснения природы теплоемкости кристалла. Два последующих этапа связаны с именами великих физиков XX века — Альберта Эйнштейна и Петера Дебая. Их достижения относятся к

Статья Эйнштейна о лорде Кельвине

Статья Эйнштейна о лорде Кельвине

6. Реванш Эйнштейна

6.  Реванш Эйнштейна
Суперсимметрия — окончательное решение для полного объединения всех частиц.
Абдус Садам
Возрождение теории Калуцы-Клейна
Эту проблему называли «величайшей в науке всех времен». В прессе ее именовали святым Граалем физики, стремлением объединить

Мост Эйнштейна-Розена

Мост Эйнштейна-Розена
Релятивистское описание черных дыр фигурирует в работе Карла Шварцшильда. В 1916 г., всего через несколько месяцев после того, как Эйнштейн записал свои знаменитые уравнения, Шварцшильд сумел найти для них точное решение и вычислить гравитационное

ВКЛАД ЯКОБИ В РАЗВИТИЕ ДИНАМИКИ

ВКЛАД ЯКОБИ В РАЗВИТИЕ ДИНАМИКИ
Карл Густав Якоби (1804—1851) — один из крупнейших немецких математиков и механиков первой половины XIX в. Он был профессором математики сначала в Кенигсбергском, а затем в Берлинском университетах. В 1829 г. Якоби был избран

ВКЛАД СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ В РАЗВИТИЕ ИСТОРИИ МЕХАНИКИ

ВКЛАД СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ В РАЗВИТИЕ ИСТОРИИ МЕХАНИКИ
История механики сравнительно поздно стала самостоятельной дисциплиной. Отчасти это объясняется промежуточным положением механики на стыке математики, физики и технических наук. Историю механики чаще всего

ВКЛАД ГАЛИЛЕЯ В НАУКУ

ВКЛАД ГАЛИЛЕЯ В НАУКУ
Ученые пытаются достучаться до небес и мечтают преодолеть порог, отделяющий познанное от непознанного. В любой момент, о каком бы ни шла речь, любое исследование начинается с набора правил и уравнений, предсказывающих те явления, которые мы на этот

Классические тесты теории Эйнштейна

Классические тесты теории Эйнштейна
Радостные новости сегодня! Лоренц телеграфировал мне, что английская экспедиция доказала отклонение лучей света вблизи Солнца.
Альберт Эйнштейн в письме матери
Теперь мы во всеоружии, чтобы перейти к классическим тестам,

3. Построение уравнений Эйнштейна

3. Построение уравнений Эйнштейна
Теперь мы в состоянии построить уравнения гравитации в ОТО. Как мы рассказали в главе 6, в начале XX века было постулировано, что гравитационное взаимодействие выражается в искривлении пространства-времени. При этом пространство-время

4. Решение уравнений Эйнштейна

4. Решение уравнений Эйнштейна
Но если есть уравнения, значит их нужно решать. То есть при ограничениях и условиях каждой конкретной задачи или модели нужно найти метрические коэффициенты в каждой точке пространства-времени и тем самым определить его геометрические

8. Мечта Эйнштейна

8. Мечта Эйнштейна
В первые годы XX века две новые теории совершенно изменили наше представление о пространстве и времени, да и о самой реальности тоже. Более чем через семьдесят пять лет мы все еще осознаем их смысл и пытаемся обобщить их в единую теорию, которая опишет все

Частная жизнь Эйнштейна

Частная жизнь Эйнштейна
После напряженной работы в предыдущие годы, в 1917 г. Эйнштейн серьезно заболел. Его кузина Эльза Эйнштейн, брак которой с торговцем по имени Ловенталь закончился разводом, ухаживала за Эйнштейном и в июне 1919 г. Альберт и Эльза поженились. Эльза,

Конденсация Бозе-Эйнштейна

Конденсация Бозе-Эйнштейна
Несомненно, одним из наиболее впечатляемых результатов современной физики было полученное в 1995 г. экспериментальное доказательство конденсации Бозе—Эйнштейна. В 1924 г. Эйнштейн предсказал существование особого состояния материи, в котором

Эйнштейн и современная картина мира

Многие и многие люди знают Альберта Эйнштейна только как автора теории относительности. Действительно, ее создание настолько изменило наши представления об окружающем мире и позволило сделать такой значительный шаг в понимании природы, что одного этого было бы достаточно, чтобы Эйнштейна поставить в один ряд с Ньютоном, Максвеллом и другими гигантами. Но вклад Эйнштейна в физику не исчерпывается одной теорией относительности. Были у него и другие работы, которые легли в основу современной науки.

Альберт Эйнштейн (1879-1955).

Бертран Рассел (1872-1970) — английский математик, философ, социолог. Активно выступал против фашизма, войн, агрессивных методов в международной политике. Один из инициаторов Пагоушского движения за мирное сосуществование и запрещение ядерного оружия.

Микроскоп Роберта Броуна для исследования движений частиц цветочной пыльцы под действием ударов молекул жидкости.

Положения пылинки Броун регистрировал через равные промежутки времени, заносил их на координатную сетку и соединял прямыми. Получалась ломаная линия, демонстрирующая случайные блуждания частицы.

Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (1858-1947) — немецкий физик-теоретик. В 1900 году ввел в теорию излучения принципиально новое понятие — квант действия. Спустя пять лет Эйнштейн распространил идею квантов на процесс излучения и предсказал фотон.

Эрнст Мах (1838-1916) — австрийский физик и философ. Исследовал сверхзвуковые течения газа и установил, что его характеристики зависят от отношения скорости течения к скорости звука (‘числа Маха’ — М).

Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) — английский физик; создал теорию электромагнитного излучения и показал, что свет представляет собой один из его видов.

Генрих Рудольф Герц (1857-1894) — немецкий физик, основоположник электродинамики. В 1887 году создал генератор электромагнитных волн (вибратор Герца) и устройство для их регистрации (резонатор Герца).

Схема генератора и резонатора Герца. Вторичная обмотка повышающего трансформатора (индуктивность) с пластинами конденсатора, развернутыми в пространстве, образуют открытый колебательный контур.

Альберт Абрахам Майкельсон (1852-1931).

Интерферометр Майкельсона, сконструированный с целью обнаружить движение Земли относительно неподвижного эфира.

Прибор смонтирован на массивной каменной плите, которая плавает в кольцевом сосуде с ртутью.

Хендрик Антон Лоренц (1853-1928).

‹

›

Открыть в полном размере

КЛАССИК ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Теория относительности дала человечеству ряд важных и полезных применений. К сожалению, как это часто бывает, наряду с полезными применениями появились и другие, крайне опасные для человечества. Например, представления и идеи, основанные на специальной теории относительности, дали возможность создать ядерные реакторы — мощные источники энергии, нехватка которой все более ощущается на Земле. Но эти же идеи привели к созданию атомного и водородного оружия, обладающего неслыханной ранее разрушительной силой. Так нередко бывало в истории человечества. Даже простую спичку можно употребить и во благо и во вред. Можно с помощью спички затопить печь и приготовить обед, а можно поджечь дом. Применение открытия определяется не только знаниями, но и уровнем нравственности общества.

Эйнштейн осознавал всю глубину той опасности, которую представляло для человечества ядерное оружие. 11 апреля 1955 года, за неделю до смерти, он подписал манифест, составленный выдающимся философом и математиком Бертраном Расселом. В этом манифесте, адресованном всем государствам, содержался призыв уничтожить ядерное оружие. Ни одно из государств, обладающих им, не прислушалось к призыву двух великих мыслителей. Да и те страны, которые еще не имели ядерного оружия, но вели работы по его созданию, не обратили никакого внимания на манифест Эйнштейна — Рассела.

Специальная теория относительности во многом изменила наши представления о пространстве и времени. Через десять лет после ее создания Эйнштейн сделал следующий шаг. Он сформулировал общую теорию относительности. Про специальную теорию относительности можно сказать, что она объединила время и пространство. Общая теория относительности объединила время, пространство и вещество. Оказалось, что вещество меняет свойства пространства и ход времени. Предсказания общей теории относительности, сделанные Эйнштейном, были проверены и нашли свое полное подтверждение.

Но место Эйнштейна в современной физике связано не только с созданием теории относительности. Важнейшим его достижением стала теория броуновского движения. В 1827 году английский исследователь Роберт Броун поместил в каплю воды частички цветочной пыльцы и стал их рассматривать в микроскоп. Он увидел, что частички пыльцы не находятся в покое, а совершают беспорядочное движение. По-видимому, такое движение мельчайших частиц в жидкости наблюдалось и до Броуна, но наблюдатели считали, что движутся живые существа. Чтобы проверить такую возможность, Броун поместил пыльцу на несколько месяцев в спирт, а затем перенес эти мельчайшие частички в каплю воды и стал следить за их поведением в микроскоп. Однако они, как и свежая пыльца, совершали такие же беспорядочные движения. Причина этих движений оставалась непонятной в течение без малого восьмидесяти лет, пока в 1905 году не получила объяснения в работах Эйнштейна (одновременно и независимо теория броуновского движения была построена польским физиком Марианом Смолуховским).

Объяснение броуновского движения оказалось важным не только само по себе. После этой работы стало невозможно сомневаться в том, что все тела состоят из атомов и молекул. Наиболее упорные противники атомно-молекулярной теории (в том числе и некоторые выдающиеся физики) были вынуждены снять все свои возражения. Теория броуновского движения дала окончательное подтверждение атомно-молекулярного строения вещества.

Альберт Эйнштейн стал также одним из создателей квантовой теории, которая позволила понять процессы, протекающие внутри атомов, молекул и внутри атомного ядра. Он заложил краеугольные камни квантовой теории, можно сказать, посеял семена, из которых впоследствии выросло дерево квантовой теории. Однако дерево это в том виде, как оно выросло, ему не очень нравилось, он высказал ряд возражений против того, с чем был не согласен в квантовой теории. В частности, ему не нравился вероятностный характер описания событий в квантовой механике. В классической, доквантовой, физике на вопрос: «Что произойдет при таких-то и таких-то условиях?» следовал ответ: «Произойдет то-то и то-то». Квантовая механика на такой вопрос отвечает: «произойдет то-то и то-то с такой-то вероятностью». А может произойти и что-то другое с соответствую щей вероятностью. Эйнштейну классическая определенность, детерминизм, нравилась больше, чем вероятностное описание. Он говорил: «Бог не играет в кости». Были у него и другие возражения. Поэтому некоторые считают, что Эйнштейн — противник квантовой теории. Но не надо забывать, что он стал одним из ее создателей.

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ: КАК УВИДЕТЬ АТОМЫ И МОЛЕКУЛЫ

В 1905 году в нескольких выпусках немецкого физического журнала «Annalen der Physik» («Анналы физики») появились статьи мало кому известного молодого физика, выпускника Цюрихского политехнического института. Автора звали Альберт Эйнштейн. В то время он работал экспертом швейцарского бюро патентов в Берне, то есть, как мы сказали бы теперь, работал не по специальности.

Журнал «Annalen der Physik» был в то время одним из наиболее авторитетных физических журналов не только в Европе, но и во всем мире. Альберт Эйнштейн и раньше печатался в этом журнале, но его статьи, опубликованные до 1905 года, привлекли внимание лишь небольшого числа знатоков, в числе которых были, правда, выдающиеся физики, например Макс Планк. Работы же 1905 года затронули самые основы физической науки и впоследствии принесли их автору бессмертную славу. Можно даже сказать более определенно: если бы Альберт Эйнштейн в 1905 году опубликовал только одну из нескольких выполненных в том году работ, этого было бы достаточно, чтобы выдвинуть его в первые ряды естествоиспытателей.

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• Следующая страница

Биография Альберта Эйнштейна — РИА Новости, 14.

03.2014

https://ria.ru/20140314/999156297.html

Биография Альберта Эйнштейна

Биография Альберта Эйнштейна — РИА Новости, 14.03.2014

Биография Альберта Эйнштейна

14 марта 2014 года исполняется 135 лет со дня рождения Альберта Эйнштейна (Albert Einstein), немецкого физика-теоретика, создателя теории относительности, нобелевского лауреата.

2014-03-14T01:00

2014-03-14T01:00

2014-03-14T01:01

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/999156297.jpg?1394744516

германия

европа

весь мир

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2014

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

справки, германия, альберт эйнштейн

Справки, Германия, Европа, Весь мир, Альберт Эйнштейн

Физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в Ульме (Германия). Его отец, Герман Эйнштейн, был владельцем фирмы, торговавшей электрооборудованием, мать, Паулина Эйнштейн, занималась домашним хозяйством. В 1880 году семейство Эйнштейнов перебралось в Мюнхен, где в 1885 году Альберт стал учеником католической начальной школы. В 1888 году он поступил в Луитпольдовскую гимназию (Luitpold Gymnasium).

В 1894 году родители Эйнштейна переехали в Италию, и Альберт, не получив аттестата зрелости, вскоре воссоединился с ними. Своё образование он продолжил уже в Швейцарии, где с 1895 года по 1896 год был учеником школы в Арау. В 1896 году Эйнштейн поступил в Высшее техническое училище (Политехникум) в Цюрихе, по окончании которого должен был стать учителем физики и математики. В 1901 году он получил диплом, а также гражданство Швейцарии (от гражданства Германии Эйнштейн отказался в 1896 году). Долгое время Эйнштейн не мог найти преподавательскую должность и в итоге получил место технического ассистента в швейцарском патентном ведомстве.

В 1905 году были опубликованы сразу три важнейшие научные работы Альберта Эйнштейна, посвященные специальной теории относительности, квантовой теории и броуновскому движению. В статье «Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии» Эйнштейн впервые ввел в физику формулу соотношения между массой и энергией, а в 1906 году записал ее в виде формулы Е=mc2. Она лежит в основе релятивистского принципа сохранения энергии, всей ядерной энергетики.

В начале 1906 года Эйнштейн получил степень доктора философии Цюрихского университета. При этом до 1909 года он оставался служащим патентного бюро, пока не был назначен экстраординарным профессором теоретической физики в университете Цюриха. В 1911 году Эйнштейн стал профессором Немецкого университета в Праге, а в 1914 году его назначили директором Института физики кайзера Вильгельма и профессором Берлинского университета. Также он стал членом академии наук Пруссии.

В 1916 году Эйнштейн предсказал явление индуцированного (вынужденного) излучения атомов, лежащее в основе квантовой электроники. Теория Эйнштейна о вынужденном, упорядоченном (когерентном) излучении привела к открытию лазеров.

В 1917 году Эйнштейн завершил создание общей теории относительности, концепции, обосновывающей распространение принципа относительности на системы, двигающиеся с ускорением и криволинейно друг относительно друга. Теория Эйнштейна впервые в науке обосновывала связь между геометрией пространства-времени и распределением массы во Вселенной. Новая теория основывалась на теории тяготения Ньютона.

Хотя и специальная, и общая теории относительности были слишком революционны, чтобы снискать немедленное признание, они вскоре получили ряд подтверждений. Одним из первых было объяснение прецессии орбиты Меркурия, которую не удавалось полностью понять в рамках ньютоновской механики. Во время полного солнечного затмения в 1919 году астрономам удалось наблюдать звезду, скрытую за кромкой Солнца. Это свидетельствовало о том, что лучи света искривляются под действием гравитационного поля Солнца. Всемирная слава пришла к Эйнштейну, когда сообщения о наблюдении солнечного затмения 1919 года облетели весь мир. В 1920 году Эйнштейн стал приглашенным профессором Лейденского университета, а в 1922 году удостоился Нобелевской премии по физике за открытие законов фотоэффекта и труды по теоретической физике. В 1924-1925 годах Эйнштейн внес большой вклад в разработку квантовой статистики Бозе, которая ныне именуется статистикой Бозе-Эйнштейна.

В 1920-1930-х годах в Германии набирал силу антисемитизм, теория относительности подвергалась научно необоснованным нападкам. В обстановке клеветы и угроз научное творчество было невозможно, и Эйнштейн покинул Германию.

В 1932 году Эйнштейн читал лекции в Калифорнийском технологическом институте, а с апреля 1933 года получил профессуру в Принстонском институте высших исследований (США), где проработал до конца жизни.

Последние 20 лет своей жизни Эйнштейн разрабатывал «единую теорию поля», пытаясь свести воедино теории гравитационного и электромагнитного полей. Хотя Эйнштейн не решил проблему единства физики, главным образом из-за неразработанности в то время концепций элементарных частиц, субатомных структур и реакций, сама методология формирования «единой теории поля» отчетливо проявила свою значимость в создании современной концепций унификации физики.

Работы Эйнштейна стали основой современной космологии: концепций происхождения и эволюции Вселенной, теорий «черных дыр» и «коллапса», учения о структуре Мира.

25 февраля 2014, 13:05

Ученые нашли статью Эйнштейна с альтернативной Большому взрыву теориейУченые обнаружили ранее неизвестную статью Альберта Эйнштейна, в которой он рассматривает идею, альтернативную общепризнанной сегодня теории Большого взрыва.

Большое внимание Эйнштейн уделял проблемам этики, гуманизма и пацифизма. Он развил концепцию этики ученого, его ответственности перед человечеством за судьбы своего открытия. Этико-гуманистические идеалы Эйнштейна реализовались в его общественной деятельности. В 1914 году Эйнштейн выступил против немецких «патриотов» и в ходе первой мировой войны подписал антивоенный манифест немецких профессоров-пацифистов. В 1919 году Эйнштейн подписал пацифистский манифест Ромена Роллана и с целью предотвращения войн выдвинул идею создания мирового правительства.

Когда во время Второй мировой войны Эйнштейн получил информацию о немецком урановом проекте, он, несмотря на свои пацифистские убеждения, вместе с Лео Силардом направил президенту США Франклину Рузвельту письмо с описанием возможных последствий создания нацистами атомной бомбы. Письмо оказало существенное воздействие на решение правительства США форсировать разработку атомного оружия.

После краха нацистской Германии Эйнштейн вместе с другими учеными обратился с призывом к президенту США не применять атомную бомбу в войне с Японией.

Это обращение не предотвратило трагедии Хиросимы, и Эйнштейн активизировал свою пацифистскую деятельность, стал духовным лидером кампаний борьбы за мир, разоружение, за запрет атомного оружия, за прекращение «холодной» войны.

Незадолго до смерти он поставил свою подпись под воззванием британского философа Бертрана Рассела, обращенным к правительствам всех стран, предупреждающим их об опасности применения водородной бомбы и призывающим к запрету ядерного оружия. Эйнштейн выступал за свободный обмен идеями и ответственное использование науки на благо человечества.

Альберт Эйнштейн скончался 18 апреля 1955 года в госпитале Принстона от аневризмы аорты.

Помимо Нобелевской премии, он был удостоен многих других наград, в том числе медали Копли Лондонского королевского общества (1925), золотой медали Королевского астрономического общества Великобритании и медали Франклина Франклиновского института (1935). Эйнштейн был почетным доктором многих университетов и членом ведущих академий наук мира.

Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952 году. Ученый от этого предложения отказался.

В 1999 году журнал Time назвал Эйнштейна человеком столетия.

Первой женой Эйнштейна была Милева Марич, его соученица по Федеральному технологическому институту в Цюрихе. Они поженились в 1903 году, несмотря на жестокое противодействие его родителей. От этого брака у Эйнштейна было два сына: Ганс-Альберт (1904-1973) и Эдуард (1910-1965). В 1919 году супруги развелись. В том же году Эйнштейн вступил в брак со своей двоюродной сестрой Эльзой, вдовой с двумя детьми. Эльза Эйнштейн скончалась в 1936 году.

В часы досуга Эйнштейн любил музицировать. Он начал учиться игре на скрипке, когда ему исполнилось шесть лет, и продолжал играть всю жизнь, иногда в ансамбле с другими физиками, например с Максом Планком, который был великолепным пианистом. Также Эйнштейн увлекался парусным спортом.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

12 его открытий и как он их придумал, история

Даже люди, далекие от науки, знают имя Альберта Эйнштейна. Этот великий ученый внес значительный вклад в развитие научно-технического прогресса. При этом далеко не всем известно, что конкретно изобрел Эйнштейн. Самым значимым достижением великого ученого считается создание теории относительности. Однако на этом достижения исследователя не заканчиваются.

Содержание

Биография Альберта Эйнштейна

Альберт Эйнштейн – великий ученый, который считается одним из основателей современной теоретической физики. Исследователь получил Нобелевскую премию по физике и занимался общественной деятельностью.

Детские и юные годы

Альберт появился на свет 14 марта 1879 года в городе Ульме. Вначале он учился в католической школе. В 1895 году парень приехал в Цюрих, чтобы поступить в Политехникум. Он прекрасно сдал математику. Однако Альберт не смог сделать экзамены по ботанике и французскому языку.

Тогда директор Политехникума посоветовал юноше поступить в кантональную школу Арау. В период учебы Альберт интересовался электромагнитной теорией Максвелла. В 1896 году ему все же удалось поступить в Политехникум. В этом учебном заведении Эйнштейн подружился с математиком Гроссманом.

Начало деятельности

В 1901 году вышла первая работа исследователя под названием «Следствия теории капиллярности». В этот период будущий ученый жил в нищете. Потому по протекции Гроссмана он устроился в штат Федерального Бернского Бюро патентования изобретений, в котором трудился в 1902-1909 годах. С 1904 года ученый начал сотрудничество с журналом «Анналы физики». Его задачей было написание аннотаций новостей в термодинамике.

Преподавательская деятельность

В 1909 году ученый стал профессором университета Цюриха. В 1911 году он возглавил кафедру физики в Немецком университете в Праге. В 1912 году ученый возвратился в Цюрих и начал преподавать в родном Политехникуме. В 1913 году Эйнштейн стал главой Берлинского физического исследовательского института. Также он преподавал в университете, расположенном в Берлине.

Получение Нобелевской премии

Альберт много раз был номинирован на Нобелевскую премию по физике. В первый раз это случилось в 1910 году. Инициатором выдвижения Эйнштейна тогда стал Оствальд. Однако комитет премии с подозрением воспринял революционную теорию ученого и признал его доказательства недостаточными.

В результате Эйнштейн получил Нобелевскую премию за теорию фотоэффекта. Это случилось в 1921 году. В то время Альберт был в отъезде и не смог лично присутствовать на награждении. Потому премию за него получил посол Германии в Швеции Надольный.

Изобретения и открытия Альберта Эйнштейна

За свою жизнь Эйнштейн сделал много важных открытий и изобретений, которые внесли весомый вклад в развитие науки.

Броуновское движение

Еще в 1827 году Роберт Броун с помощью микроскопа исследовал пыльцевые зерна в воде и выявил, что они перемещаются через воду. Однако ученому не удалось установить механизмы, которые спровоцировали это движение. Эйнштейн издал работу о случайном движении частичек в жидкости. Это исследование получило название броуновского движения.

Ученому удалось детально объяснить, что движение, которое наблюдал Броун, представляет собой следствие перемещения пыльцы отдельными молекулами воды. Несмотря на то, что молекулы и атомы уже давно были теоретизированы исследователями, описание Альбертом броуновского движения стало окончательным доказательством их существования.

Специальная теория относительности

На создание широко известной работы об электродинамике движущихся тел Эйнштейна подтолкнули несоответствия между механикой Ньютона и уравнениями электромагнетизма Максвелла. Благодаря этому ученый открыл важные закономерности в механике при работе с ситуациями, приближенными к скорости света.

Впоследствии эта догадка получила известность. Ее назвали специальной теорией относительности. Исследование подкрепили подтверждающие экспериментальные данные, и оно получило широкое признание. Сегодня эта теория представляет собой самую точную модель движения с любой скоростью.

Общая теория относительности

В 1916 году ученый создал общую теорию относительности. Она служила обобщением специальной теории и ньютоновского закона всемирного тяготения. При этом физик описал гравитацию как геометрические свойства времени и пространства.

Эта работа дала возможность смоделировать структуру Вселенной. При этом ее предсказания удалось подтвердить в настоящее время. Работа Эйнштейна стала важнейшим инструментом современной астрофизики, который дал возможность понять такие явления, как гравитационное линзирование и черные дыры.

Теория относительности

Основным изобретением Эйнштейна считается именно теория относительности. С ее помощью удалось внести радикальные изменения в представления о физике. Работа включает 2 составляющие – специальную и общую теорию.

Специальная теория была придумана еще в 1905 году. При этом научная общественность восприняла это исследование неоднозначно. До этого считалось, что время всегда течет с равной скоростью. Однако Эйнштейн утверждал, что время непостоянно и изменяется в зависимости от скорости движения объекта. При этом настоящей неизменной величиной он называл скорость света.

Вторая составляющая теории относительности обосновывала особенности работы гравитации. Ее существование описал еще Ньютон. Однако ему не удалось обосновать истоки возникновения этого явления. Эйнштейн считал, что непостоянство пространства и времени может искривлять массивные объекты.

Аналогичные процессы характерны и для Земли. Она представляет собой массивный объект, а потому искривляет ткань пространства. Планета способна притягивать к себе свет, время и материю.

Доказать теорию относительности очень сложно. Однако собранные за сотню лет открытия позволили подтвердить идеи Эйнштейна. Его работа внесла большой вклад в последующее развитие науки и техники. С ее помощью удалось познать законы Вселенной и черные дыры. Также работа исследователя помогала разрабатывать ускорители частиц.

Гравитация

Главная идея ученого была достаточно проста. Он считал, что материальным носителем тяготения считается само пространство. Согласно теории исследователя, гравитацию можно рассматривать как проявление характеристик геометрии четырехмерного неевклидова пространства без привлечения дополнительных понятий. Это считается следствием того, что все объекты в зоне тяготения получают равное ускорение. Это исследование получило название принципа эквивалентности Эйнштейна.

Квантовая теория

Альберт Эйнштейн и Нильс Бор принимали участие в публичных дебатах о квантовой механике. Они имели большое значение для философии науки и представляли собой самую высокую точку научного исследования в начале двадцатого века. К тому же это помогло привлечь внимание к элементу квантовой теории и квантовой нелокальности. Это имеет большое значение для современного понимания физического мира.

Холодильник

Устройство, которое придумал Эйнштейн, представляет собой абсорбционный холодильник. Альберт Эйнштейн начал разрабатывать устройство совместно с Лео Силардом в 1926 году. Оно было запатентовано в 1930 году. К созданию нового холодильника ученых подтолкнул случай, опубликованный в газете. Там описывался инцидент, который произошел в немецкой семье. Люди отравились диоксидом серы вследствие утечки из холодильника.

Устройство, которое предлагали физики, не имело движущихся фрагментов. В нем применялся сравнительно безопасный спирт. Хотя Эйнштейн запатентовал свое изобретение, его модель холодильника так и не запустили. Права на патент приобрела компания «Электролюкс». Это произошло в 1930 году.

Холодильники, которые использовали компрессор и фреон, отличались большей эффективностью. Потому такие устройства вытеснили холодильники Эйнштейна. Единственный экземпляр не сохранился – после него осталось только несколько фотографий. В 2008 году группа ученых из Оксфорда 3 года работала над созданием и развитием прототипа холодильника.

Громкоговоритель

В январе 1934 года Альберт Эйнштейн совместно с Рудольфом Гольдшмидтом запатентовали магнитострикционный громкоговоритель. Считалось, что устройство будет использоваться, в первую очередь, как слуховой аппарат.

Измеритель минимального напряжения

Это устройство Эйнштейн создал в 1908 году совместно с Конрадом Габихтом. Оно позволяло измерять напряжение до 0,0005 Вольта.

Конденсат Бозе-Эйнштейна

Однажды Альберт ознакомился с работой индийского физика Сатьендры Натха Бозе о способе счета, который подразумевал, что свет представляет собой газ из неразличимых частиц. Эйнштейн перевел его публикацию. В сотрудничестве с Бозе ученый распространил эту идею на атомы, что помогло предсказать явления, известные как конденсат Бозе-Эйнштейна. Впервые такой конденсат удалось экспериментально получить лишь в 1995 году.

Концепция энергии покоя

Ученому удалось предсказать эквивалентность массы и энергии, придумав свою уникальную формулу E=mc2, в которой с представляет собой скорость света в вакууме. Это имело большое значение, так как показывало, что частица обладает особой энергией. Она получила название энергии покоя. Это значило, что гравитация может искривлять свет. Потому ее можно использовать для оценки количества энергии, которая высвобождается или расходуется во время ядерных реакций.

Число Авогадро

При описании броуновского движения Эйнштейн определил размер атомов и число атомов в моле. Это дало возможность определить экспериментальным путем число Авогадро, а значит, и размер молекул. Это позволило определять количество атомов при помощи обыкновенного микроскопа.

За свою жизнь Эйнштейн сделал много важных открытий и изобретений. Самым важным достижением ученого стало создание теории относительности. Помимо этого, он придумал холодильник и громкоговоритель, а также открыл множество важных физических законов.

4 предмета повседневного обихода Эйнштейн помог создать

Альберт Эйнштейн во время визита в Вашингтон, округ Колумбия, в 1920-х годах.

Фотография Harris & Ewing, Библиотека Конгресса

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Альберт Эйнштейн по праву известен тем, что разработал свою теорию относительности, которая произвела революцию в нашем понимании пространства, времени, гравитации и Вселенной. Теория относительности также показала нам, что материя и энергия — это просто две разные формы одного и того же — факт, который Эйнштейн выразил как E=mc ² , наиболее широко известное уравнение в истории.

Но теория относительности — это только часть огромного наследия Эйнштейна. Не менее изобретателен он был и в физике атомов, молекул и света. Сегодня мы можем видеть технологические напоминания о его гениальности почти везде, куда бы мы ни посмотрели. (Также прочтите «10 вещей, которые вы (вероятно) не знали об Эйнштейне».)

Вот несколько повседневных товаров, демонстрирующих вклад Эйнштейна в науку помимо теории относительности.

Бумажные полотенца

Изобретение бумажных полотенец принадлежит компании Scott Paper Company из Пенсильвании, которая представила одноразовый продукт в 1907 году как более гигиеничную альтернативу тканевым полотенцам. Но в самой первой статье по физике, которую Эйнштейн когда-либо опубликовал, он анализировал затекание: явление, которое позволяет бумажным полотенцам впитывать жидкости, даже когда гравитация пытается утащить жидкость вниз.

Этот процесс заключается в том, что горячий воск втягивается в фитиль свечи (отсюда и прозвище). Более официально известное как капиллярное действие, это также то, что помогает соку подниматься в деревьях и удерживает чернила в перьевой ручке. Статья Эйнштейна, опубликованная в 1901, была попыткой объяснить, как работает этот аттракцион. Это была не очень удачная попытка, как он сам потом признался. В то время он утверждал, что молекулы воды притягиваются к молекулам в стенках трубы под действием силы, подобной гравитации, что неверно.

Тем не менее, эта первая статья продемонстрировала, что Эйнштейн уже принял идею атомов и молекул, что в то время вызывало споры. Поскольку эти крошечные гипотетические комочки материи были слишком малы, чтобы их можно было увидеть или измерить, многие ведущие физики утверждали, что они не могут быть частью строгой науки.

Эйнштейн был на стороне более молодых, более радикальных физиков, которые считали капиллярное действие лишь одним из многих явлений, которые можно объяснить тем, как взаимодействуют атомы и молекулы. В этом смысле он был прав и помог заложить научную основу для современных бумажных полотенец.

Прогнозы фондового рынка

Торговые фирмы с Уолл-Стрит нанимают армии математиков для анализа ежедневных приливов и отливов цен на акции, используя самые сложные инструменты, имеющиеся в их распоряжении. Если эти гении-математики смогут хотя бы намекнуть, в какую сторону подскочат цены, их работодатели заработают миллиарды.

Тем не менее, фондовые рынки следуют тому, что математики называют случайным блужданием: если не произойдет какое-то впечатляющее событие, цены в конце любого заданного дня с такой же вероятностью упадут, как и вырастут. Если есть закономерности, которые можно использовать, они должны быть чрезвычайно тонкими и трудными для обнаружения — вот почему финансовые математики так высоко оплачиваются.

И некоторые математические расчеты, лежащие в основе этих тонких анализов фондового рынка, восходят к Эйнштейну. (Также прочтите: «Почему ФБР хранило 1400-страничный файл об Эйнштейне».)

Он пытался объяснить странный факт, впервые замеченный английским ботаником Робертом Брауном в 1827 году. Браун посмотрел в свой микроскоп и увидел, что пылинки в капле воды бесцельно колеблются. Это броуновское движение, как его сначала назвали, не имеет ничего общего с тем, что зерна живы, так что же заставляет их двигаться?

Полное объяснение пришлось ждать после статьи Эйнштейна по этому вопросу в 1905 году. Все еще размышляя об атомах и молекулах, Эйнштейн понял, что видимые крупинки на самом деле толкаются невидимыми молекулами воды. В среднем, рассуждал он, удары будут исходить со всех сторон одинаково. Но в любой момент времени с одной стороны зерна будет сталкиваться больше молекул воды, чем с другой, отбрасывая его в произвольном направлении.

Эйнштейн превратил это открытие в уравнение, описывающее дрожание математически. Его документ о броуновском движении получил широкое признание как первое неопровержимое доказательство того, что атомы и молекулы действительно существуют, и до сих пор служит основой для некоторых прогнозов фондового рынка.

Солнечная энергия

В марте 1958 года ВМС США запустили на орбиту вокруг Земли сферу размером с грейпфрут, получившую название Vanguard I. Люди обратили на это внимание, отчасти потому, что он был первым, в котором использовалась футуристическая технология, известная как солнечные батареи — блестящие пластины полупроводника, которые превращали солнечный свет в электричество.

Сегодня солнечные батареи питают почти все сотни спутников, вращающихся вокруг Земли, а также многие зонды, отправляемые на такие далекие планеты, как Юпитер. На земле солнечные батареи распространяются по крышам пригородов, поскольку быстро падающие цены приближают их к конкурентоспособности с традиционной электроэнергией.

Опять же, Эйнштейн не изобретал солнечные батареи; первые их грубые варианты относятся к 1839 году. Но основной принцип их действия он набросал в 1905. Его отправной точкой была простая аналогия: если материя является комковатой, то есть если каждое вещество во Вселенной состоит из атомов и молекул, то свет, несомненно, тоже должен быть комковатым.

В конце концов, утверждал Эйнштейн, физики недавно обнаружили, что когда твердый объект поглощает или излучает свет, он может делать это, только совершая дискретный шаг вверх или вниз по энергии. И самый простой способ понять этот странный факт, сказал Эйнштейн, — это предположить, что сам свет — это просто рой дискретных энергетических пакетов — частиц света, которые позже будут названы фотонами.

По словам Эйнштейна, энергия каждого пакета пропорциональна частоте света, и это предложило простой способ проверить идею: направить луч света на металлическую поверхность. Если бы частота была достаточно высокой, по крайней мере несколько его энергетических пакетов имели бы достаточно энергии, чтобы выбить электроны из металла и отправить их в полет, чтобы экспериментаторы могли их обнаружить. Солнечные элементы работают примерно так: свет, исходящий от солнца, поднимает электроны в ячейке на более высокие энергетические уровни, создавая поток электрического тока.

Никто до Эйнштейна не мог полностью объяснить это явление. Его достижение считалось настолько важным, что когда Эйнштейн наконец получил Нобелевскую премию по физике в 1921 году, то не за теорию относительности, а за объяснение так называемого фотоэлектрического эффекта.

Лазерные указки

Если вы были на конференции или играли с кошкой, скорее всего, вы видели лазерную указку в действии. Спустя почти шесть десятилетий после того, как физики продемонстрировали первый лабораторный образец лазера в 1960, устройства заняли почти все мыслимые ниши, от считывателей штрих-кодов до систем для удаления волос.

Все это вытекает из идеи, которая возникла у Эйнштейна в 1917 году, когда он пытался понять, как свет взаимодействует с материей.

Он начал с того, что представил группу атомов, залитых светом. Как он знал из своей предыдущей работы, атомы, находящиеся в самом низком энергетическом состоянии, могут поглощать фотоны и переходить в более высокое энергетическое состояние. Точно так же атомы с более высокой энергией могут спонтанно излучать фотоны и возвращаться к более низким энергиям. Когда прошло достаточно времени, все приходит в равновесие.

Это предположение дало Эйнштейну уравнение, которое он мог использовать для вычисления того, как должно выглядеть излучение такой системы. К сожалению, его расчеты не соответствовали тому, что физики действительно видели в лаборатории. Чего-то не хватало.

Итак, Эйнштейн сделал вдохновенное предположение: возможно, фотонам нравится идти в ногу, так что наличие группы из них, движущихся в одном направлении, увеличивает вероятность того, что высокоэнергетический атом испустит еще один фотон в этом направлении. Он назвал этот процесс вынужденным излучением, и когда он включил его в свои уравнения, его расчеты полностью соответствовали наблюдениям.

Лазер — всего лишь приспособление для использования этого явления. Он возбуждает группу атомов светом или электрической энергией, а затем направляет испускаемые ими фотоны в армию, марширующую идеальным шагом точно в одном направлении. Дань уважения Эйнштейну заключена в слове «лазер», которое является аббревиатурой от «Усиление света за счет стимулированного излучения».

Читать далее

Три новых вида змей обнаружены на кладбищах

• Животные

Три новых вида змей обнаружены на кладбищах

Новооткрытые змеи родом из южного Эквадора принадлежат к малоизученной группе змей, которые проводят свою жизнь под землей.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении истории исследует красную планету

Подробнее

7 способов, которыми Эйнштейн изменил мир

Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир.
(Изображение предоставлено Bettmann / Contributor)

Мы рассмотрим семь способов, которыми Эйнштейн изменил мир. Альберт Эйнштейн (1879-1955) — один из самых известных ученых всех времен, а его имя стало почти синонимом слова «гений». Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир, мы рассмотрим некоторые из наших любимых здесь. В то время как его репутация чем-то обязана его эксцентричной внешности и случайным высказываниям по философии, мировой политике и другим ненаучным темам, его реальная претензия на известность связана с его вкладом в современную физику, который изменил всю нашу жизнь. восприятия Вселенной и помогли сформировать мир, в котором мы живем сегодня.

Вот взгляд на некоторые концепции, изменившие мир, которыми мы обязаны Эйнштейну

(Изображение предоставлено НАСА)

(открывается в новой вкладке)

Одним из самых ранних достижений Эйнштейна в возрасте 26 лет была его специальная теория относительности — так называемая, потому что она имеет дело с относительным движением в особом случае где силами гравитации пренебрегают. Это может показаться безобидным, но это была одна из величайших научных революций в истории, полностью изменившая представления физиков о пространстве и времени. По сути, Эйнштейн объединил их в одну пространство-время континуум. Одна из причин, по которой мы думаем о пространстве и времени как о совершенно разных понятиях, заключается в том, что мы измеряем их в разных единицах, таких как мили и секунды соответственно. Но Эйнштейн показал, как они на самом деле взаимозаменяемы, связаны друг с другом через скорости света — примерно 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду).

Возможно, самым известным следствием специальной теории относительности является то, что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но это также означает, что вещи начинают вести себя очень странно по мере приближения к скорости света. Если бы вы могли увидеть космический корабль, который движется со скоростью 80% скорости света, он выглядел бы на 40% короче, чем в состоянии покоя. И если бы вы могли заглянуть внутрь, все казалось бы движущимся в замедленном темпе, и часам требуется 100 секунд, чтобы пройти через минуту, согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия. Это означает, что экипаж космического корабля на самом деле стареет медленнее, чем быстрее они путешествуют. 92 , что, вероятно, является единственной математической формулой, получившей статус культурной иконы. Уравнение выражает эквивалентность массы (m) и энергии (E), двух физических параметров, которые ранее считались совершенно отдельными. В традиционной физике масса измеряет количество материи, содержащейся в объекте, тогда как энергия — это свойство, которым объект обладает благодаря своему движению и силам, действующим на него. Кроме того, энергия может существовать при полном отсутствии материи, например, в свете или 92 — квадрат скорости света, что является очень большим числом — чтобы гарантировать, что она окажется в тех же единицах, что и энергия.

Это означает, что объект набирает массу по мере того, как движется быстрее, просто потому, что он набирает энергию. Это также означает, что даже в инертном стационарном объекте заключено огромное количество энергии. Помимо умопомрачительной идеи, эта концепция имеет практическое применение в мире физики частиц высоких энергий. По данным Европейского совета по ядерным исследованиям ( CERN ), если достаточно энергичные частицы столкнутся вместе, энергия столкновения может создать новую материю в виде дополнительных частиц.

3. Лазеры

Стадии вынужденного излучения в лазерном резонаторе. (Изображение предоставлено Encyclopaedia Britannica/UIG через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Лазеры являются важным компонентом современных технологий и используются во всем: от считывателей штрих-кодов и лазерных указок до голограмм и оптоволоконной связи. Хотя лазеры обычно не ассоциируются с Эйнштейном, в конечном итоге именно его работа сделала их возможными. Слово лазер, придуманное в 1959 означает «усиление света за счет стимулированного излучения», а стимулированное излучение — это концепция, которую Эйнштейн разработал более 40 лет назад, согласно Американского физического общества . В 1917 году Эйнштейн написал статью по квантовой теории излучения, в которой среди прочего описывалось, как фотон света, проходящий через вещество, может стимулировать испускание других фотонов.

Эйнштейн понял, что новые фотоны движутся в том же направлении, с той же частотой и фазой, что и исходный фотон. Это приводит к каскадному эффекту, поскольку производится все больше и больше практически идентичных фотонов. Как теоретик Эйнштейн не стал развивать эту идею дальше, в то время как другие ученые не спешили осознавать огромный практический потенциал вынужденного излучения. Но мир в конце концов добился своего, и люди до сих пор находят новые применения для лазеров, начиная с 9 века.0149 против дронов до сверхбыстрых компьютеров .

Связанный: Самый большой в мире лазер: функция, термоядерная мощность и открытие сверхновой

4. Черные дыры и червоточины Теория специальной относительности показала, что пространство-время может делать довольно странные вещи даже в отсутствие гравитационных полей.

Но это только верхушка айсберга, как обнаружил Эйнштейн, когда ему, наконец, удалось добавить гравитацию в смесь в его общая теория относительности . Он обнаружил, что массивные объекты, такие как планеты и звезды, на самом деле искажают ткань пространства-времени, и именно это искажение вызывает эффекты, которые мы воспринимаем как гравитацию .

Эйнштейн объяснил общую теорию относительности с помощью сложной системы уравнений, которые имеют огромное количество применений. Возможно, самое известное решение уравнений Эйнштейна пришло из решения Карла Шварцшильда в 1916 году — черная дыра . Еще более странным является решение, которое разработал сам Эйнштейн в 1919 г.35 в сотрудничестве с Натаном Розеном, описывающим возможность быстрого перехода из одной точки пространства-времени в другую. Первоначально названные мостами Эйнштейна-Розена, теперь они известны всем любителям научной фантастики под более привычным названием червоточины.

5. расширяющаяся вселенная15, заключалась в том, чтобы применить их ко вселенной в целом.

Но полученный ответ показался ему неправильным. Это означало, что сама ткань пространства находилась в состоянии непрерывного расширения, увлекая за собой галактики, так что расстояния между ними постоянно росли. Здравый смысл подсказывал Эйнштейну, что это не может быть правдой, поэтому он добавил к своим уравнениям нечто, называемое космологической постоянной , , чтобы создать статичную Вселенную с хорошим поведением.

Но в 1929 году наблюдений Эдвина Хаббла других галактик показали, что Вселенная действительно расширяется, по-видимому, именно так, как предсказывали исходные уравнения Эйнштейна. Это выглядело как конец линии для космологической постоянной, которую Эйнштейн позже назвал своей самой большой ошибкой . Однако это был не конец истории. Основываясь на более точных измерениях расширения Вселенной, мы теперь знаем, что оно ускоряется, а не замедляется, как должно было бы происходить в отсутствие космологической постоянной. Так что похоже, что «оплошность» Эйнштейна в конце концов не была такой уж ошибкой. 92, но согласно веб-сайту Einstein Online Института гравитационной физики Макса Планка, связь между ними в лучшем случае незначительна. Ключевым компонентом является физика ядерного деления , с которой Эйнштейн не имел прямого отношения. Тем не менее, он сыграл решающую роль в практической разработке первых атомных бомб . В 1939 году несколько коллег предупредили его о возможности ядерного деления и об ужасах, которые последуют, если нацистская Германия получит такое оружие. В конце концов, согласно Atomic Heritage Foundation , его убедили передать эти опасения в письме президенту Соединенных Штатов Франклину Д. Рузвельту. Конечным результатом письма Эйнштейна стало создание Манхэттенского проекта , в рамках которого были созданы атомные бомбы, использованные против Японии в конце Второй мировой войны.

Хотя многие известные физики работали над Манхэттенским проектом, Эйнштейна среди них не было. Ему было отказано в необходимом допуске службы безопасности из-за его левых политических взглядов, сообщает Американский музей естественной истории (открывается в новой вкладке) (AMNH). Для Эйнштейна это не было большой потерей — его единственной заботой было лишить нацистов монополии на эту технологию. В 1947 году Эйнштейн сказал журналу Newsweek: «Если бы я знал, что немцам не удастся разработать атомную бомбу, я бы и пальцем не пошевелил», согласно журналу Time .

7. Гравитационные волны

(Изображение предоставлено R. Hurt/Caltech-JPL)

Эйнштейн умер в 1955 году, но его огромное научное наследие продолжает попадать в заголовки газет даже в 21 веке. Это произошло впечатляющим образом в феврале 2016 года, когда было объявлено об открытии гравитационных волн — еще одного следствия общей теории относительности. Гравитационные волны — это крошечные ряби, которые распространяются по ткани пространства-времени, и часто прямо заявляют, что Эйнштейн «предсказал» их существование. Но реальность менее однозначна.

Эйнштейн так и не решил, предсказываются или исключаются его теорией гравитационные волны. И астрономам понадобились десятилетия поисков, чтобы так или иначе решить этот вопрос.

В конце концов им это удалось, используя гигантские объекты, такие как Лазерный интерферометр Гравитационно-волновых обсерваторий (LIGO) в Хэнфорде, Вашингтон, и Ливингстоне, Луизиана. Открытие гравитационных волн не только стало еще одним триумфом общей теории относительности Эйнштейна (хотя в этом он не был слишком уверен), но и дало астрономам новый инструмент для наблюдения за Вселенной, включая такие редкие события, как слияние черных дыр .

Дополнительные ресурсы

• Откройте для себя 3 повседневных изобретения Эйнштейн сделал возможным с аэрокосмической компанией Thales.
• Прочитать собрание сочинений Альберта Эйнштейна (Полное собрание сочинений PergamonMedia).
• Узнайте 5 забавных фактов об Альберте Эйнштейне с помощью Американского ядерного общества (откроется в новой вкладке).

Эндрю Мэй имеет докторскую степень. получил степень доктора астрофизики в Манчестерском университете, Великобритания. В течение 30 лет он работал в академическом, государственном и частном секторах, прежде чем стать научным писателем, где он писал для Fortean Times, How It Works, All About Space, BBC Science Focus и других. Он также написал ряд книг, в том числе «Космическое воздействие» и «Астробиология: поиск жизни в другом месте во Вселенной», изданные издательством Icon Books.

7 способов, которыми Эйнштейн изменил мир

Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир.
(Изображение предоставлено Bettmann / Contributor)

Мы рассмотрим семь способов, которыми Эйнштейн изменил мир. Альберт Эйнштейн (1879-1955) — один из самых известных ученых всех времен, а его имя стало почти синонимом слова «гений». Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир, мы рассмотрим некоторые из наших любимых здесь. Хотя его репутация в чем-то обязана его эксцентричной внешности и случайным философским высказываниям, мировая политика и другие ненаучные темы, его реальная претензия на известность связана с его вкладом в современную физику, который полностью изменил наше восприятие вселенной и помог сформировать мир, в котором мы живем сегодня.

Вот взгляд на некоторые концепции, изменившие мир, которыми мы обязаны Эйнштейну0002

(Изображение предоставлено НАСА)

Одним из самых ранних достижений Эйнштейна в возрасте 26 лет была его специальная теория относительности . случай, когда силами гравитации пренебрегают. Это может показаться безобидным, но это была одна из величайших научных революций в истории, полностью изменившая представления физиков о пространстве и времени. По сути, Эйнштейн объединил их в одну пространство-время континуум. Одна из причин, по которой мы думаем о пространстве и времени как о совершенно разных понятиях, заключается в том, что мы измеряем их в разных единицах, таких как мили и секунды соответственно. Но Эйнштейн показал, как они на самом деле взаимозаменяемы, связаны друг с другом через скорости света — примерно 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду).

Возможно, самым известным следствием специальной теории относительности является то, что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но это также означает, что вещи начинают вести себя очень странно по мере приближения к скорости света. Если бы вы могли увидеть космический корабль, который движется со скоростью 80% скорости света, он выглядел бы на 40% короче, чем в состоянии покоя. И если бы вы могли заглянуть внутрь, все казалось бы движущимся в замедленном темпе, и часам требуется 100 секунд, чтобы пройти через минуту, согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия. Это означает, что экипаж космического корабля на самом деле стареет медленнее, чем быстрее они путешествуют. 92 , что, вероятно, является единственной математической формулой, получившей статус культурной иконы. Уравнение выражает эквивалентность массы (m) и энергии (E), двух физических параметров, которые ранее считались совершенно отдельными. В традиционной физике масса измеряет количество материи, содержащейся в объекте, тогда как энергия — это свойство, которым объект обладает благодаря своему движению и силам, действующим на него. Кроме того, энергия может существовать при полном отсутствии материи, например, в свете или 92 — квадрат скорости света, что является очень большим числом — чтобы гарантировать, что она окажется в тех же единицах, что и энергия.

Это означает, что объект набирает массу по мере того, как движется быстрее, просто потому, что он набирает энергию. Это также означает, что даже в инертном стационарном объекте заключено огромное количество энергии. Помимо умопомрачительной идеи, эта концепция имеет практическое применение в мире физики частиц высоких энергий. По данным Европейского совета по ядерным исследованиям ( CERN ), если достаточно энергичные частицы столкнутся вместе, энергия столкновения может создать новую материю в виде дополнительных частиц.

3. Лазеры

Стадии вынужденного излучения в лазерном резонаторе. (Изображение предоставлено Encyclopaedia Britannica/UIG через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Лазеры являются важным компонентом современных технологий и используются во всем: от считывателей штрих-кодов и лазерных указок до голограмм и оптоволоконной связи. Хотя лазеры обычно не ассоциируются с Эйнштейном, в конечном итоге именно его работа сделала их возможными. Слово лазер, придуманное в 1959 означает «усиление света за счет стимулированного излучения», а стимулированное излучение — это концепция, которую Эйнштейн разработал более 40 лет назад, согласно Американского физического общества . В 1917 году Эйнштейн написал статью по квантовой теории излучения, в которой среди прочего описывалось, как фотон света, проходящий через вещество, может стимулировать испускание других фотонов.

Эйнштейн понял, что новые фотоны движутся в том же направлении, с той же частотой и фазой, что и исходный фотон. Это приводит к каскадному эффекту, поскольку производится все больше и больше практически идентичных фотонов. Как теоретик Эйнштейн не стал развивать эту идею дальше, в то время как другие ученые не спешили осознавать огромный практический потенциал вынужденного излучения. Но мир в конце концов добился своего, и люди до сих пор находят новые применения для лазеров, начиная с 9 века. 0149 против дронов до сверхбыстрых компьютеров .

Связанный: Самый большой в мире лазер: функция, термоядерная мощность и открытие сверхновой

4. Черные дыры и червоточины Теория специальной относительности показала, что пространство-время может делать довольно странные вещи даже в отсутствие гравитационных полей. Но это только верхушка айсберга, как обнаружил Эйнштейн, когда ему, наконец, удалось добавить гравитацию в смесь в его

общая теория относительности . Он обнаружил, что массивные объекты, такие как планеты и звезды, на самом деле искажают ткань пространства-времени, и именно это искажение вызывает эффекты, которые мы воспринимаем как гравитацию .

Эйнштейн объяснил общую теорию относительности с помощью сложной системы уравнений, которые имеют огромное количество применений. Возможно, самое известное решение уравнений Эйнштейна пришло из решения Карла Шварцшильда в 1916 году — черная дыра . Еще более странным является решение, которое разработал сам Эйнштейн в 1919 г.35 в сотрудничестве с Натаном Розеном, описывающим возможность быстрого перехода из одной точки пространства-времени в другую. Первоначально названные мостами Эйнштейна-Розена, теперь они известны всем любителям научной фантастики под более привычным названием червоточины.

5. расширяющаяся вселенная15, заключалась в том, чтобы применить их ко вселенной в целом. Но полученный ответ показался ему неправильным. Это означало, что сама ткань пространства находилась в состоянии непрерывного расширения, увлекая за собой галактики, так что расстояния между ними постоянно росли. Здравый смысл подсказывал Эйнштейну, что это не может быть правдой, поэтому он добавил к своим уравнениям нечто, называемое космологической постоянной

, , чтобы создать статичную Вселенную с хорошим поведением.

Но в 1929 году наблюдений Эдвина Хаббла других галактик показали, что Вселенная действительно расширяется, по-видимому, именно так, как предсказывали исходные уравнения Эйнштейна. Это выглядело как конец линии для космологической постоянной, которую Эйнштейн позже назвал своей самой большой ошибкой . Однако это был не конец истории. Основываясь на более точных измерениях расширения Вселенной, мы теперь знаем, что оно ускоряется, а не замедляется, как должно было бы происходить в отсутствие космологической постоянной. Так что похоже, что «оплошность» Эйнштейна в конце концов не была такой уж ошибкой. 92, но согласно веб-сайту Einstein Online Института гравитационной физики Макса Планка, связь между ними в лучшем случае незначительна. Ключевым компонентом является физика ядерного деления , с которой Эйнштейн не имел прямого отношения. Тем не менее, он сыграл решающую роль в практической разработке первых атомных бомб . В 1939 году несколько коллег предупредили его о возможности ядерного деления и об ужасах, которые последуют, если нацистская Германия получит такое оружие. В конце концов, согласно Atomic Heritage Foundation , его убедили передать эти опасения в письме президенту Соединенных Штатов Франклину Д. Рузвельту. Конечным результатом письма Эйнштейна стало создание Манхэттенского проекта , в рамках которого были созданы атомные бомбы, использованные против Японии в конце Второй мировой войны.

Хотя многие известные физики работали над Манхэттенским проектом, Эйнштейна среди них не было. Ему было отказано в необходимом допуске службы безопасности из-за его левых политических взглядов, сообщает Американский музей естественной истории (открывается в новой вкладке) (AMNH). Для Эйнштейна это не было большой потерей — его единственной заботой было лишить нацистов монополии на эту технологию. В 1947 году Эйнштейн сказал журналу Newsweek: «Если бы я знал, что немцам не удастся разработать атомную бомбу, я бы и пальцем не пошевелил», согласно журналу Time .

7. Гравитационные волны

(Изображение предоставлено R. Hurt/Caltech-JPL)

Эйнштейн умер в 1955 году, но его огромное научное наследие продолжает попадать в заголовки газет даже в 21 веке. Это произошло впечатляющим образом в феврале 2016 года, когда было объявлено об открытии гравитационных волн — еще одного следствия общей теории относительности. Гравитационные волны — это крошечные ряби, которые распространяются по ткани пространства-времени, и часто прямо заявляют, что Эйнштейн «предсказал» их существование. Но реальность менее однозначна.

Эйнштейн так и не решил, предсказываются или исключаются его теорией гравитационные волны. И астрономам понадобились десятилетия поисков, чтобы так или иначе решить этот вопрос.

В конце концов им это удалось, используя гигантские объекты, такие как Лазерный интерферометр Гравитационно-волновых обсерваторий (LIGO) в Хэнфорде, Вашингтон, и Ливингстоне, Луизиана. Открытие гравитационных волн не только стало еще одним триумфом общей теории относительности Эйнштейна (хотя в этом он не был слишком уверен), но и дало астрономам новый инструмент для наблюдения за Вселенной, включая такие редкие события, как слияние черных дыр .

Дополнительные ресурсы

• Откройте для себя 3 повседневных изобретения Эйнштейн сделал возможным с аэрокосмической компанией Thales.
• Прочитать собрание сочинений Альберта Эйнштейна (Полное собрание сочинений PergamonMedia).
• Узнайте 5 забавных фактов об Альберте Эйнштейне с помощью Американского ядерного общества (откроется в новой вкладке).

Эндрю Мэй имеет докторскую степень. получил степень доктора астрофизики в Манчестерском университете, Великобритания. В течение 30 лет он работал в академическом, государственном и частном секторах, прежде чем стать научным писателем, где он писал для Fortean Times, How It Works, All About Space, BBC Science Focus и других. Он также написал ряд книг, в том числе «Космическое воздействие» и «Астробиология: поиск жизни в другом месте во Вселенной», изданные издательством Icon Books.

7 способов, которыми Эйнштейн изменил мир

Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир.
(Изображение предоставлено Bettmann / Contributor)

Мы рассмотрим семь способов, которыми Эйнштейн изменил мир. Альберт Эйнштейн (1879-1955) — один из самых известных ученых всех времен, а его имя стало почти синонимом слова «гений». Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир, мы рассмотрим некоторые из наших любимых здесь. Хотя его репутация в чем-то обязана его эксцентричной внешности и случайным философским высказываниям, мировая политика и другие ненаучные темы, его реальная претензия на известность связана с его вкладом в современную физику, который полностью изменил наше восприятие вселенной и помог сформировать мир, в котором мы живем сегодня.

Вот взгляд на некоторые концепции, изменившие мир, которыми мы обязаны Эйнштейну0002

(Изображение предоставлено НАСА)

Одним из самых ранних достижений Эйнштейна в возрасте 26 лет была его специальная теория относительности . случай, когда силами гравитации пренебрегают. Это может показаться безобидным, но это была одна из величайших научных революций в истории, полностью изменившая представления физиков о пространстве и времени. По сути, Эйнштейн объединил их в одну пространство-время континуум. Одна из причин, по которой мы думаем о пространстве и времени как о совершенно разных понятиях, заключается в том, что мы измеряем их в разных единицах, таких как мили и секунды соответственно. Но Эйнштейн показал, как они на самом деле взаимозаменяемы, связаны друг с другом через скорости света — примерно 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду).

Возможно, самым известным следствием специальной теории относительности является то, что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но это также означает, что вещи начинают вести себя очень странно по мере приближения к скорости света. Если бы вы могли увидеть космический корабль, который движется со скоростью 80% скорости света, он выглядел бы на 40% короче, чем в состоянии покоя. И если бы вы могли заглянуть внутрь, все казалось бы движущимся в замедленном темпе, и часам требуется 100 секунд, чтобы пройти через минуту, согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия. Это означает, что экипаж космического корабля на самом деле стареет медленнее, чем быстрее они путешествуют. 92 , что, вероятно, является единственной математической формулой, получившей статус культурной иконы. Уравнение выражает эквивалентность массы (m) и энергии (E), двух физических параметров, которые ранее считались совершенно отдельными. В традиционной физике масса измеряет количество материи, содержащейся в объекте, тогда как энергия — это свойство, которым объект обладает благодаря своему движению и силам, действующим на него. Кроме того, энергия может существовать при полном отсутствии материи, например, в свете или 92 — квадрат скорости света, что является очень большим числом — чтобы гарантировать, что она окажется в тех же единицах, что и энергия.

Это означает, что объект набирает массу по мере того, как движется быстрее, просто потому, что он набирает энергию. Это также означает, что даже в инертном стационарном объекте заключено огромное количество энергии. Помимо умопомрачительной идеи, эта концепция имеет практическое применение в мире физики частиц высоких энергий. По данным Европейского совета по ядерным исследованиям ( CERN ), если достаточно энергичные частицы столкнутся вместе, энергия столкновения может создать новую материю в виде дополнительных частиц.

3. Лазеры

Стадии вынужденного излучения в лазерном резонаторе. (Изображение предоставлено Encyclopaedia Britannica/UIG через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Лазеры являются важным компонентом современных технологий и используются во всем: от считывателей штрих-кодов и лазерных указок до голограмм и оптоволоконной связи. Хотя лазеры обычно не ассоциируются с Эйнштейном, в конечном итоге именно его работа сделала их возможными. Слово лазер, придуманное в 1959 означает «усиление света за счет стимулированного излучения», а стимулированное излучение — это концепция, которую Эйнштейн разработал более 40 лет назад, согласно Американского физического общества . В 1917 году Эйнштейн написал статью по квантовой теории излучения, в которой среди прочего описывалось, как фотон света, проходящий через вещество, может стимулировать испускание других фотонов.

Эйнштейн понял, что новые фотоны движутся в том же направлении, с той же частотой и фазой, что и исходный фотон. Это приводит к каскадному эффекту, поскольку производится все больше и больше практически идентичных фотонов. Как теоретик Эйнштейн не стал развивать эту идею дальше, в то время как другие ученые не спешили осознавать огромный практический потенциал вынужденного излучения. Но мир в конце концов добился своего, и люди до сих пор находят новые применения для лазеров, начиная с 9 века.0149 против дронов до сверхбыстрых компьютеров .

Связанный: Самый большой в мире лазер: функция, термоядерная мощность и открытие сверхновой

4. Черные дыры и червоточины Теория специальной относительности показала, что пространство-время может делать довольно странные вещи даже в отсутствие гравитационных полей.

Но это только верхушка айсберга, как обнаружил Эйнштейн, когда ему, наконец, удалось добавить гравитацию в смесь в его общая теория относительности . Он обнаружил, что массивные объекты, такие как планеты и звезды, на самом деле искажают ткань пространства-времени, и именно это искажение вызывает эффекты, которые мы воспринимаем как гравитацию .

Эйнштейн объяснил общую теорию относительности с помощью сложной системы уравнений, которые имеют огромное количество применений. Возможно, самое известное решение уравнений Эйнштейна пришло из решения Карла Шварцшильда в 1916 году — черная дыра . Еще более странным является решение, которое разработал сам Эйнштейн в 1919 г.35 в сотрудничестве с Натаном Розеном, описывающим возможность быстрого перехода из одной точки пространства-времени в другую. Первоначально названные мостами Эйнштейна-Розена, теперь они известны всем любителям научной фантастики под более привычным названием червоточины.

5. расширяющаяся вселенная15, заключалась в том, чтобы применить их ко вселенной в целом.

Но полученный ответ показался ему неправильным. Это означало, что сама ткань пространства находилась в состоянии непрерывного расширения, увлекая за собой галактики, так что расстояния между ними постоянно росли. Здравый смысл подсказывал Эйнштейну, что это не может быть правдой, поэтому он добавил к своим уравнениям нечто, называемое космологической постоянной , , чтобы создать статичную Вселенную с хорошим поведением.

Но в 1929 году наблюдений Эдвина Хаббла других галактик показали, что Вселенная действительно расширяется, по-видимому, именно так, как предсказывали исходные уравнения Эйнштейна. Это выглядело как конец линии для космологической постоянной, которую Эйнштейн позже назвал своей самой большой ошибкой . Однако это был не конец истории. Основываясь на более точных измерениях расширения Вселенной, мы теперь знаем, что оно ускоряется, а не замедляется, как должно было бы происходить в отсутствие космологической постоянной. Так что похоже, что «оплошность» Эйнштейна в конце концов не была такой уж ошибкой. 92, но согласно веб-сайту Einstein Online Института гравитационной физики Макса Планка, связь между ними в лучшем случае незначительна. Ключевым компонентом является физика ядерного деления , с которой Эйнштейн не имел прямого отношения. Тем не менее, он сыграл решающую роль в практической разработке первых атомных бомб . В 1939 году несколько коллег предупредили его о возможности ядерного деления и об ужасах, которые последуют, если нацистская Германия получит такое оружие. В конце концов, согласно Atomic Heritage Foundation , его убедили передать эти опасения в письме президенту Соединенных Штатов Франклину Д. Рузвельту. Конечным результатом письма Эйнштейна стало создание Манхэттенского проекта , в рамках которого были созданы атомные бомбы, использованные против Японии в конце Второй мировой войны.

Хотя многие известные физики работали над Манхэттенским проектом, Эйнштейна среди них не было. Ему было отказано в необходимом допуске службы безопасности из-за его левых политических взглядов, сообщает Американский музей естественной истории (открывается в новой вкладке) (AMNH). Для Эйнштейна это не было большой потерей — его единственной заботой было лишить нацистов монополии на эту технологию. В 1947 году Эйнштейн сказал журналу Newsweek: «Если бы я знал, что немцам не удастся разработать атомную бомбу, я бы и пальцем не пошевелил», согласно журналу Time .

7. Гравитационные волны

(Изображение предоставлено R. Hurt/Caltech-JPL)

Эйнштейн умер в 1955 году, но его огромное научное наследие продолжает попадать в заголовки газет даже в 21 веке. Это произошло впечатляющим образом в феврале 2016 года, когда было объявлено об открытии гравитационных волн — еще одного следствия общей теории относительности. Гравитационные волны — это крошечные ряби, которые распространяются по ткани пространства-времени, и часто прямо заявляют, что Эйнштейн «предсказал» их существование. Но реальность менее однозначна.

Эйнштейн так и не решил, предсказываются или исключаются его теорией гравитационные волны. И астрономам понадобились десятилетия поисков, чтобы так или иначе решить этот вопрос.

В конце концов им это удалось, используя гигантские объекты, такие как Лазерный интерферометр Гравитационно-волновых обсерваторий (LIGO) в Хэнфорде, Вашингтон, и Ливингстоне, Луизиана. Открытие гравитационных волн не только стало еще одним триумфом общей теории относительности Эйнштейна (хотя в этом он не был слишком уверен), но и дало астрономам новый инструмент для наблюдения за Вселенной, включая такие редкие события, как слияние черных дыр .

Дополнительные ресурсы

• Откройте для себя 3 повседневных изобретения Эйнштейн сделал возможным с аэрокосмической компанией Thales.
• Прочитать собрание сочинений Альберта Эйнштейна (Полное собрание сочинений PergamonMedia).
• Узнайте 5 забавных фактов об Альберте Эйнштейне с помощью Американского ядерного общества (откроется в новой вкладке).

Эндрю Мэй имеет докторскую степень. получил степень доктора астрофизики в Манчестерском университете, Великобритания. В течение 30 лет он работал в академическом, государственном и частном секторах, прежде чем стать научным писателем, где он писал для Fortean Times, How It Works, All About Space, BBC Science Focus и других. Он также написал ряд книг, в том числе «Космическое воздействие» и «Астробиология: поиск жизни в другом месте во Вселенной», изданные издательством Icon Books.

7 способов, которыми Эйнштейн изменил мир

Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир.
(Изображение предоставлено Bettmann / Contributor)

Мы рассмотрим семь способов, которыми Эйнштейн изменил мир. Альберт Эйнштейн (1879-1955) — один из самых известных ученых всех времен, а его имя стало почти синонимом слова «гений». Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир, мы рассмотрим некоторые из наших любимых здесь. Хотя его репутация в чем-то обязана его эксцентричной внешности и случайным философским высказываниям, мировая политика и другие ненаучные темы, его реальная претензия на известность связана с его вкладом в современную физику, который полностью изменил наше восприятие вселенной и помог сформировать мир, в котором мы живем сегодня.

Вот взгляд на некоторые концепции, изменившие мир, которыми мы обязаны Эйнштейну0002

(Изображение предоставлено НАСА)

Одним из самых ранних достижений Эйнштейна в возрасте 26 лет была его специальная теория относительности . случай, когда силами гравитации пренебрегают. Это может показаться безобидным, но это была одна из величайших научных революций в истории, полностью изменившая представления физиков о пространстве и времени. По сути, Эйнштейн объединил их в одну пространство-время континуум. Одна из причин, по которой мы думаем о пространстве и времени как о совершенно разных понятиях, заключается в том, что мы измеряем их в разных единицах, таких как мили и секунды соответственно. Но Эйнштейн показал, как они на самом деле взаимозаменяемы, связаны друг с другом через скорости света — примерно 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду).

Возможно, самым известным следствием специальной теории относительности является то, что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но это также означает, что вещи начинают вести себя очень странно по мере приближения к скорости света. Если бы вы могли увидеть космический корабль, который движется со скоростью 80% скорости света, он выглядел бы на 40% короче, чем в состоянии покоя. И если бы вы могли заглянуть внутрь, все казалось бы движущимся в замедленном темпе, и часам требуется 100 секунд, чтобы пройти через минуту, согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия. Это означает, что экипаж космического корабля на самом деле стареет медленнее, чем быстрее они путешествуют. 92 , что, вероятно, является единственной математической формулой, получившей статус культурной иконы. Уравнение выражает эквивалентность массы (m) и энергии (E), двух физических параметров, которые ранее считались совершенно отдельными. В традиционной физике масса измеряет количество материи, содержащейся в объекте, тогда как энергия — это свойство, которым объект обладает благодаря своему движению и силам, действующим на него. Кроме того, энергия может существовать при полном отсутствии материи, например, в свете или 92 — квадрат скорости света, что является очень большим числом — чтобы гарантировать, что она окажется в тех же единицах, что и энергия.

Это означает, что объект набирает массу по мере того, как движется быстрее, просто потому, что он набирает энергию. Это также означает, что даже в инертном стационарном объекте заключено огромное количество энергии. Помимо умопомрачительной идеи, эта концепция имеет практическое применение в мире физики частиц высоких энергий. По данным Европейского совета по ядерным исследованиям ( CERN ), если достаточно энергичные частицы столкнутся вместе, энергия столкновения может создать новую материю в виде дополнительных частиц.

3. Лазеры

Стадии вынужденного излучения в лазерном резонаторе. (Изображение предоставлено Encyclopaedia Britannica/UIG через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Лазеры являются важным компонентом современных технологий и используются во всем: от считывателей штрих-кодов и лазерных указок до голограмм и оптоволоконной связи. Хотя лазеры обычно не ассоциируются с Эйнштейном, в конечном итоге именно его работа сделала их возможными. Слово лазер, придуманное в 1959 означает «усиление света за счет стимулированного излучения», а стимулированное излучение — это концепция, которую Эйнштейн разработал более 40 лет назад, согласно Американского физического общества . В 1917 году Эйнштейн написал статью по квантовой теории излучения, в которой среди прочего описывалось, как фотон света, проходящий через вещество, может стимулировать испускание других фотонов.

Эйнштейн понял, что новые фотоны движутся в том же направлении, с той же частотой и фазой, что и исходный фотон. Это приводит к каскадному эффекту, поскольку производится все больше и больше практически идентичных фотонов. Как теоретик Эйнштейн не стал развивать эту идею дальше, в то время как другие ученые не спешили осознавать огромный практический потенциал вынужденного излучения. Но мир в конце концов добился своего, и люди до сих пор находят новые применения для лазеров, начиная с 9 века. 0149 против дронов до сверхбыстрых компьютеров .

Связанный: Самый большой в мире лазер: функция, термоядерная мощность и открытие сверхновой

4. Черные дыры и червоточины Теория специальной относительности показала, что пространство-время может делать довольно странные вещи даже в отсутствие гравитационных полей. Но это только верхушка айсберга, как обнаружил Эйнштейн, когда ему, наконец, удалось добавить гравитацию в смесь в его

общая теория относительности . Он обнаружил, что массивные объекты, такие как планеты и звезды, на самом деле искажают ткань пространства-времени, и именно это искажение вызывает эффекты, которые мы воспринимаем как гравитацию .

Эйнштейн объяснил общую теорию относительности с помощью сложной системы уравнений, которые имеют огромное количество применений. Возможно, самое известное решение уравнений Эйнштейна пришло из решения Карла Шварцшильда в 1916 году — черная дыра . Еще более странным является решение, которое разработал сам Эйнштейн в 1919 г.35 в сотрудничестве с Натаном Розеном, описывающим возможность быстрого перехода из одной точки пространства-времени в другую. Первоначально названные мостами Эйнштейна-Розена, теперь они известны всем любителям научной фантастики под более привычным названием червоточины.

5. расширяющаяся вселенная15, заключалась в том, чтобы применить их ко вселенной в целом. Но полученный ответ показался ему неправильным. Это означало, что сама ткань пространства находилась в состоянии непрерывного расширения, увлекая за собой галактики, так что расстояния между ними постоянно росли. Здравый смысл подсказывал Эйнштейну, что это не может быть правдой, поэтому он добавил к своим уравнениям нечто, называемое космологической постоянной

, , чтобы создать статичную Вселенную с хорошим поведением.

Но в 1929 году наблюдений Эдвина Хаббла других галактик показали, что Вселенная действительно расширяется, по-видимому, именно так, как предсказывали исходные уравнения Эйнштейна. Это выглядело как конец линии для космологической постоянной, которую Эйнштейн позже назвал своей самой большой ошибкой . Однако это был не конец истории. Основываясь на более точных измерениях расширения Вселенной, мы теперь знаем, что оно ускоряется, а не замедляется, как должно было бы происходить в отсутствие космологической постоянной. Так что похоже, что «оплошность» Эйнштейна в конце концов не была такой уж ошибкой. 92, но согласно веб-сайту Einstein Online Института гравитационной физики Макса Планка, связь между ними в лучшем случае незначительна. Ключевым компонентом является физика ядерного деления , с которой Эйнштейн не имел прямого отношения. Тем не менее, он сыграл решающую роль в практической разработке первых атомных бомб . В 1939 году несколько коллег предупредили его о возможности ядерного деления и об ужасах, которые последуют, если нацистская Германия получит такое оружие. В конце концов, согласно Atomic Heritage Foundation , его убедили передать эти опасения в письме президенту Соединенных Штатов Франклину Д. Рузвельту. Конечным результатом письма Эйнштейна стало создание Манхэттенского проекта , в рамках которого были созданы атомные бомбы, использованные против Японии в конце Второй мировой войны.

Хотя многие известные физики работали над Манхэттенским проектом, Эйнштейна среди них не было. Ему было отказано в необходимом допуске службы безопасности из-за его левых политических взглядов, сообщает Американский музей естественной истории (открывается в новой вкладке) (AMNH). Для Эйнштейна это не было большой потерей — его единственной заботой было лишить нацистов монополии на эту технологию. В 1947 году Эйнштейн сказал журналу Newsweek: «Если бы я знал, что немцам не удастся разработать атомную бомбу, я бы и пальцем не пошевелил», согласно журналу Time .

7. Гравитационные волны

(Изображение предоставлено R. Hurt/Caltech-JPL)

Эйнштейн умер в 1955 году, но его огромное научное наследие продолжает попадать в заголовки газет даже в 21 веке. Это произошло впечатляющим образом в феврале 2016 года, когда было объявлено об открытии гравитационных волн — еще одного следствия общей теории относительности. Гравитационные волны — это крошечные ряби, которые распространяются по ткани пространства-времени, и часто прямо заявляют, что Эйнштейн «предсказал» их существование. Но реальность менее однозначна.

Эйнштейн так и не решил, предсказываются или исключаются его теорией гравитационные волны. И астрономам понадобились десятилетия поисков, чтобы так или иначе решить этот вопрос.

В конце концов им это удалось, используя гигантские объекты, такие как Лазерный интерферометр Гравитационно-волновых обсерваторий (LIGO) в Хэнфорде, Вашингтон, и Ливингстоне, Луизиана. Открытие гравитационных волн не только стало еще одним триумфом общей теории относительности Эйнштейна (хотя в этом он не был слишком уверен), но и дало астрономам новый инструмент для наблюдения за Вселенной, включая такие редкие события, как слияние черных дыр .

Дополнительные ресурсы

• Откройте для себя 3 повседневных изобретения Эйнштейн сделал возможным с аэрокосмической компанией Thales.
• Прочитать собрание сочинений Альберта Эйнштейна (Полное собрание сочинений PergamonMedia).
• Узнайте 5 забавных фактов об Альберте Эйнштейне с помощью Американского ядерного общества (откроется в новой вкладке).

Эндрю Мэй имеет докторскую степень. получил степень доктора астрофизики в Манчестерском университете, Великобритания. В течение 30 лет он работал в академическом, государственном и частном секторах, прежде чем стать научным писателем, где он писал для Fortean Times, How It Works, All About Space, BBC Science Focus и других. Он также написал ряд книг, в том числе «Космическое воздействие» и «Астробиология: поиск жизни в другом месте во Вселенной», изданные издательством Icon Books.

7 способов, которыми Эйнштейн изменил мир

Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир.
(Изображение предоставлено Bettmann / Contributor)

Мы рассмотрим семь способов, которыми Эйнштейн изменил мир. Альберт Эйнштейн (1879-1955) — один из самых известных ученых всех времен, а его имя стало почти синонимом слова «гений». Есть много способов, которыми Эйнштейн изменил мир, мы рассмотрим некоторые из наших любимых здесь. Хотя его репутация в чем-то обязана его эксцентричной внешности и случайным философским высказываниям, мировая политика и другие ненаучные темы, его реальная претензия на известность связана с его вкладом в современную физику, который полностью изменил наше восприятие вселенной и помог сформировать мир, в котором мы живем сегодня.

Вот взгляд на некоторые концепции, изменившие мир, которыми мы обязаны Эйнштейну0002

(Изображение предоставлено НАСА)

Одним из самых ранних достижений Эйнштейна в возрасте 26 лет была его специальная теория относительности . случай, когда силами гравитации пренебрегают. Это может показаться безобидным, но это была одна из величайших научных революций в истории, полностью изменившая представления физиков о пространстве и времени. По сути, Эйнштейн объединил их в одну пространство-время континуум. Одна из причин, по которой мы думаем о пространстве и времени как о совершенно разных понятиях, заключается в том, что мы измеряем их в разных единицах, таких как мили и секунды соответственно. Но Эйнштейн показал, как они на самом деле взаимозаменяемы, связаны друг с другом через скорости света — примерно 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду).

Возможно, самым известным следствием специальной теории относительности является то, что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но это также означает, что вещи начинают вести себя очень странно по мере приближения к скорости света. Если бы вы могли увидеть космический корабль, который движется со скоростью 80% скорости света, он выглядел бы на 40% короче, чем в состоянии покоя. И если бы вы могли заглянуть внутрь, все казалось бы движущимся в замедленном темпе, и часам требуется 100 секунд, чтобы пройти через минуту, согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия. Это означает, что экипаж космического корабля на самом деле стареет медленнее, чем быстрее они путешествуют. 92 , что, вероятно, является единственной математической формулой, получившей статус культурной иконы. Уравнение выражает эквивалентность массы (m) и энергии (E), двух физических параметров, которые ранее считались совершенно отдельными. В традиционной физике масса измеряет количество материи, содержащейся в объекте, тогда как энергия — это свойство, которым объект обладает благодаря своему движению и силам, действующим на него. Кроме того, энергия может существовать при полном отсутствии материи, например, в свете или 92 — квадрат скорости света, что является очень большим числом — чтобы гарантировать, что она окажется в тех же единицах, что и энергия.

Это означает, что объект набирает массу по мере того, как движется быстрее, просто потому, что он набирает энергию. Это также означает, что даже в инертном стационарном объекте заключено огромное количество энергии. Помимо умопомрачительной идеи, эта концепция имеет практическое применение в мире физики частиц высоких энергий. По данным Европейского совета по ядерным исследованиям ( CERN ), если достаточно энергичные частицы столкнутся вместе, энергия столкновения может создать новую материю в виде дополнительных частиц.

3. Лазеры

Стадии вынужденного излучения в лазерном резонаторе. (Изображение предоставлено Encyclopaedia Britannica/UIG через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Лазеры являются важным компонентом современных технологий и используются во всем: от считывателей штрих-кодов и лазерных указок до голограмм и оптоволоконной связи. Хотя лазеры обычно не ассоциируются с Эйнштейном, в конечном итоге именно его работа сделала их возможными. Слово лазер, придуманное в 1959 означает «усиление света за счет стимулированного излучения», а стимулированное излучение — это концепция, которую Эйнштейн разработал более 40 лет назад, согласно Американского физического общества . В 1917 году Эйнштейн написал статью по квантовой теории излучения, в которой среди прочего описывалось, как фотон света, проходящий через вещество, может стимулировать испускание других фотонов.

Эйнштейн понял, что новые фотоны движутся в том же направлении, с той же частотой и фазой, что и исходный фотон. Это приводит к каскадному эффекту, поскольку производится все больше и больше практически идентичных фотонов. Как теоретик Эйнштейн не стал развивать эту идею дальше, в то время как другие ученые не спешили осознавать огромный практический потенциал вынужденного излучения. Но мир в конце концов добился своего, и люди до сих пор находят новые применения для лазеров, начиная с 9 века.0149 против дронов до сверхбыстрых компьютеров .

Связанный: Самый большой в мире лазер: функция, термоядерная мощность и открытие сверхновой

4. Черные дыры и червоточины Теория специальной относительности показала, что пространство-время может делать довольно странные вещи даже в отсутствие гравитационных полей.

Но это только верхушка айсберга, как обнаружил Эйнштейн, когда ему, наконец, удалось добавить гравитацию в смесь в его общая теория относительности . Он обнаружил, что массивные объекты, такие как планеты и звезды, на самом деле искажают ткань пространства-времени, и именно это искажение вызывает эффекты, которые мы воспринимаем как гравитацию .

Эйнштейн объяснил общую теорию относительности с помощью сложной системы уравнений, которые имеют огромное количество применений. Возможно, самое известное решение уравнений Эйнштейна пришло из решения Карла Шварцшильда в 1916 году — черная дыра . Еще более странным является решение, которое разработал сам Эйнштейн в 1919 г.35 в сотрудничестве с Натаном Розеном, описывающим возможность быстрого перехода из одной точки пространства-времени в другую. Первоначально названные мостами Эйнштейна-Розена, теперь они известны всем любителям научной фантастики под более привычным названием червоточины.

5. расширяющаяся вселенная15, заключалась в том, чтобы применить их ко вселенной в целом.

Но полученный ответ показался ему неправильным. Это означало, что сама ткань пространства находилась в состоянии непрерывного расширения, увлекая за собой галактики, так что расстояния между ними постоянно росли. Здравый смысл подсказывал Эйнштейну, что это не может быть правдой, поэтому он добавил к своим уравнениям нечто, называемое космологической постоянной , , чтобы создать статичную Вселенную с хорошим поведением.

Но в 1929 году наблюдений Эдвина Хаббла других галактик показали, что Вселенная действительно расширяется, по-видимому, именно так, как предсказывали исходные уравнения Эйнштейна. Это выглядело как конец линии для космологической постоянной, которую Эйнштейн позже назвал своей самой большой ошибкой . Однако это был не конец истории. Основываясь на более точных измерениях расширения Вселенной, мы теперь знаем, что оно ускоряется, а не замедляется, как должно было бы происходить в отсутствие космологической постоянной. Так что похоже, что «оплошность» Эйнштейна в конце концов не была такой уж ошибкой. 92, но согласно веб-сайту Einstein Online Института гравитационной физики Макса Планка, связь между ними в лучшем случае незначительна. Ключевым компонентом является физика ядерного деления , с которой Эйнштейн не имел прямого отношения. Тем не менее, он сыграл решающую роль в практической разработке первых атомных бомб . В 1939 году несколько коллег предупредили его о возможности ядерного деления и об ужасах, которые последуют, если нацистская Германия получит такое оружие. В конце концов, согласно Atomic Heritage Foundation , его убедили передать эти опасения в письме президенту Соединенных Штатов Франклину Д. Рузвельту. Конечным результатом письма Эйнштейна стало создание Манхэттенского проекта , в рамках которого были созданы атомные бомбы, использованные против Японии в конце Второй мировой войны.

Хотя многие известные физики работали над Манхэттенским проектом, Эйнштейна среди них не было. Ему было отказано в необходимом допуске службы безопасности из-за его левых политических взглядов, сообщает Американский музей естественной истории (открывается в новой вкладке) (AMNH). Для Эйнштейна это не было большой потерей — его единственной заботой было лишить нацистов монополии на эту технологию. В 1947 году Эйнштейн сказал журналу Newsweek: «Если бы я знал, что немцам не удастся разработать атомную бомбу, я бы и пальцем не пошевелил», согласно журналу Time .

7. Гравитационные волны

(Изображение предоставлено R. Hurt/Caltech-JPL)

Эйнштейн умер в 1955 году, но его огромное научное наследие продолжает попадать в заголовки газет даже в 21 веке. Это произошло впечатляющим образом в феврале 2016 года, когда было объявлено об открытии гравитационных волн — еще одного следствия общей теории относительности. Гравитационные волны — это крошечные ряби, которые распространяются по ткани пространства-времени, и часто прямо заявляют, что Эйнштейн «предсказал» их существование. Но реальность менее однозначна.

Эйнштейн так и не решил, предсказываются или исключаются его теорией гравитационные волны. И астрономам понадобились десятилетия поисков, чтобы так или иначе решить этот вопрос.

В конце концов им это удалось, используя гигантские объекты, такие как Лазерный интерферометр Гравитационно-волновых обсерваторий (LIGO) в Хэнфорде, Вашингтон, и Ливингстоне, Луизиана. Открытие гравитационных волн не только стало еще одним триумфом общей теории относительности Эйнштейна (хотя в этом он не был слишком уверен), но и дало астрономам новый инструмент для наблюдения за Вселенной, включая такие редкие события, как слияние черных дыр .

Дополнительные ресурсы

• Откройте для себя 3 повседневных изобретения Эйнштейн сделал возможным с аэрокосмической компанией Thales.
• Прочитать собрание сочинений Альберта Эйнштейна (Полное собрание сочинений PergamonMedia).
• Узнайте 5 забавных фактов об Альберте Эйнштейне с помощью Американского ядерного общества (откроется в новой вкладке).

Эндрю Мэй имеет докторскую степень.