Вклад в науку эйнштейн: Роль Эйнштейна в развитии науки |

Содержание

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

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

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

Альберт Эйнштейн Вклад в науку

28 декабря 2019 г.

Альберт Эйнштейн (14 марта 1879 — 18 апреля 1955) — немецкий физик-теоретик. Вклад Альберта Эйнштейна в науку имеет первостепенное значение. Альберт Эйнштейн развил идею относительности как одного из двух столпов современной физики. Книга Эйнштейна «Мир» известна своим влиянием на философию науки.

Альберт Эйнштейн наиболее известен широкой публике благодаря своей формуле уравнения массы-энергии E=mc² (которую назвали «самым известным уравнением в мире»).

В 1921 году он получил Нобелевскую премию по физике за открытие закона фотоэлектрического эффекта, ключевой шаг в эволюции квантовой физики.

Альберт Эйнштейн Вклад в науку

Квантовая теория света

Альберт Эйнштейн Квантовая теория света предположила, что свет состоит из небольших пакетов энергии, называемых фотонами, которые обладают волнообразными свойствами. В энергетике он также объяснил испускание электронов некоторыми металлами при ударе молнии — это было названо фотоэлектрическим эффектом. Эта теория позже привела к изобретению телевизора, мобильного телефона, который дал технологам возможность вернуться с современными экранными устройствами (смартфонами, компьютерами, ноутбуками).

E=mc²

Он продемонстрировал связь между массой и энергией, которая сегодня привела к ядерной энергии.

Броуновское движение

Это могут быть самые простые открытия Эйнштейна, где его наблюдение за зигзагообразным движением частиц во взвешенном состоянии помогает доказать существование атома и молекул, и мы все знаем, насколько фундаментальны его открытия почти во всех областях современной науки.

Специальная теория относительности

Теория Альберта Эйнштейна помогла объяснить, что время и движение зависят от их наблюдения, пока скорость света остается постоянной и законы природы одинаковы во всей Вселенной.

Общая теория относительности

Альберт Эйнштейн предположил, что гравитация представляет собой искривленное поле в пространственно-временном континууме, созданное существованием массы.

Манхэттенский проект

Альберт Эйнштейн создал Манхэттенский проект, исследование при поддержке США, которое привело к разработке атомной бомбы в 1945. Однако во время Второй мировой войны эта атомная бомба была сброшена на Японию (Хиросима и Нагасаки). Известно, что Эйнштейн выступал за запрет ядерного оружия.

Холодильник Альберта Эйнштейна

Возможно, это одно из наименее известных изобретений Эйнштейна. Эйнштейн разработал конструкцию холодильника, в котором использовались аммиак, вода и бутан, и для его расчета почти не требовалось энергии. Учитывая энергетические потребности планеты. Компании могут осознать важность охлаждения и охлаждения без энергии и развивать эту идею в ближайшем будущем.

Небо голубое

Хотя это кажется простым объяснением, Эйнштейн помог донести этот аргумент до остального мира.

В заключение, Эйнштейн Популярная фраза «Главное — не переставать задавать вопросы» отражала его бесконечные вопросы и любопытство. Такое отношение приносит ему Нобелевскую премию. Он опубликовал около 300 научных работ, а также более 150 ненаучных работ. Интеллектуальные достижения и оригинальность Эйнштейна сделали мир «Эйнштейн синонимом гения»

Общие вопросы и ответы

Какой вклад Альберт Эйнштейн в науку?

Помимо теории относительности, Альберт Эйнштейн также внес свой вклад в квантовую теорию света, броуновское движение, холодильник Альберта Эйнштейна, E=mc2, почему небо голубое. бомба

Что такое научная теория Альберта Эйнштейна?

Специальная теория относительности : Теория Альберта Эйнштейна помогла объяснить, что время и движение связаны с их наблюдением, пока скорость света остается постоянной, а законы природы одинаковы во всей Вселенной.

Каким был IQ Эйнштейна?

Альберт Эйнштейн IQ оценивается между 160-180. Это падение под Genius

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)

(открывается в новой вкладке)

Одним из самых ранних достижений Эйнштейна в возрасте 26 лет была его теория специальной теории относительности — так называемая, потому что она имеет дело с относительным движением в специальной 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.0090 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, имеющих огромное количество приложений. Возможно, самое известное решение уравнений Эйнштейна пришло из решения Карла Шварцшильда в 1916 году — черной дыры . 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 Вселенная

(Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Одна из первых вещей, которые Эйнштейн сделал со своими уравнениями общей теории относительности, еще в 1915, 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 хорошо управляемую, статичную Вселенную.

Но в 1929 году наблюдений Эдвина Хаббла других галактик показало, что Вселенная действительно расширяется, по-видимому, именно так, как предсказывали исходные уравнения Эйнштейна. Это выглядело как конец линии 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 Фонд атомного наследия , его уговорили 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.