Эйнштейн альберт теория относительности: Книга: «О специальной и общей теории относительности» — Альберт Эйнштейн. Купить книгу, читать рецензии | ISBN 978-5-458-25387-1

E = м c²: 9 мифов об Альберте Эйнштейне

Истории

«Моя жизнь — простая вещь, которая никому не интересна», — писал создатель теории относительности, ставший одной из культовых фигур XX века. «Вокруг света» разобрался, правда ли, что…

Эйнштейн украл теорию относительности у коллеги

На самом деле

Нет

Эйнштейн заявил миру о ней в статье 1905 года «К электродинамике движущихся тел», но похожие идеи обсуждали и другие ученые. Француз Анри Пуанкаре сформулировал принцип относительности, согласно которому все физические законы должны быть одинаковы в системах, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно. Его и Хендрика Лоренца называют настоящими первооткрывателями теории относительности. Но они оба не оспаривали приоритет Эйнштейна и даже не согласились с его теорией, поскольку учитывали существование эфира, тогда как его концепция обошлась без этого заблуждения. Лоренц признавал: «Заслуга Эйнштейна в том, что он первый высказал принцип относительности в виде всеобщего строго и точно действующего закона». Как писал физик Луи де Бройль, «Пуанкаре так и не сделал решающего шага и предоставил Эйнштейну честь разглядеть все следствия из принципа относительности и, в частности, путем глубокого анализа измерений длины и времени выяснить подлинную физическую природу связи, устанавливаемой принципом относительности между пространством и временем».

БИОГРАФИЯ
Альберт Эйнштейн

1879 — родился в семье коммерсанта в немецком городе Ульм.
1896–1900 — учился в цюрихском Политехникуме на педагогическом факультете.
1902–1909 — работал в патентном бюро в Берне.
1903–1919 — был женат на сербке Милеве Марич. До свадьбы у пары родилась дочь Лизерль, но ее дальнейшая судьба неясна; в браке на свет появилось двое сыновей. Союз закончился разводом. 1905 — «Год чудес»: опубликовал статьи о специальной теории относительности, эквивалентности массы и энергии, фотоэлектрическом эффекте и броуновском движении с революционными для физики выводами.
1907–1915 — разработал общую теорию относительности.
1911 — получил место профессора в Пражском университете.
1912 — вернулся в Швейцарию.
1914 — перебрался в Берлин, получив должность профессора Берлинского университета.
1919 — женился на Эльзе Лёвенталь, разведенной кузине с двумя дочерьми.
1922 — получил Нобелевскую премию по физике. Начал разрабатывать единую теорию поля, которой будет заниматься всю жизнь.
1933 — переехал с семьей в США, получив должность профессора Института перспективных исследований в Принстоне.
1936 — овдовел.
1955 — умер в Принстоне от разрыва аневризмы аорты; тело кремировали.

На фото: Альберт Эйнштейн. Фото 1947 года

Читайте также: Вождь Относительность

Эйнштейн плохо учился в школе

Аттестат Эйнштейна с оценками по всем предметам, выданный в 1896 году в Арау

На самом деле

Нет
Миф порожден прежде всего документами с оценками юного Эйнштейна за два семестра выпускного класса кантональной школы в Арау, в Швейцарии. Результаты за первый по шестибалльной шкале прямо противоположны таковым за второй, как будто сначала ученик был «двоечником», а потом подтянулся. На самом деле в тот год в школе радикально изменился принцип оценки, и высшим баллом вместо единицы стала шестерка. Альберт в обоих случаях показывал лучшие результаты по физике, алгебре, геометрии и истории, оценки у него были выше среднего, за исключением французского языка.

Знаменитый физик участвовал в создании ядерного оружия

Реплика атомной бомбы «Толстяк», разрушившей Нагасаки 9 августа 1945 года

На самом деле

Нет
«Мое участие в создании ядерной бомбы состояло в одном-единственном поступке. Я подписал письмо президенту Рузвельту, в котором подчеркивал необходимость проведения крупных масштабах экспериментов по изучению возможности создания ядерной бомбы», — утверждал Эйнштейн. Речь о послании американскому президенту, которое именитый ученый составил совместно с тремя коллегами в 1939 году, опасаясь, что Гитлер первым обзаведется страшным оружием. Впоследствии пацифист Эйнштейн жалел об этом письме. К практическим разработкам ядерного оружия его не привлекали: директор ФБР Эдгар Гувер считал ученого неблагонадежным.

Он присвоил достижения первой жены

Эйнштейн с Милевой Марич. Фото 1912 года

На самом деле

Нет
В годы, когда Эйнштейн формулировал теорию относительности, он был женат на сербке Милеве Марич, которую встретил в Политехникуме: молодые люди учились в одной группе. Есть легенда, будто в первые годы брака научные статьи за Эйнштейна писала она, пока муж зарабатывал деньги, и даже что специальную теорию относительности на самом деле сформулировал не Альберт, а его жена. Поводом для спекуляций стала, в частности, публикация советского физика Абрама Иоффе в журнале «Успехи физических наук» в 1955 году, в которой упомянуто, что автор знаменитых статей, напечатанных в 1905-м в «Анналах физики», носит фамилию Эйнштейн-Марити. На самом деле эти публикации подписаны только фамилией Эйнштейна. Нет документальных подтверждений, что Милева внесла вклад в теории супруга. Сама она так и не смогла сдать выпускной экзамен из Политехникума, не опубликовала ни одной статьи и после развода никак не проявила себя в науке. По словам физика Джона Стэчела, редактора сборника писем Эйнштейна, «нет свидетельств, что она была одаренным математиком, зато есть некоторые доказательства, что не была».

Эйнштейн получил Нобелевскую премию за теорию относительности

Фотоэлемент — прибор, преобразующий энергию оптического излучения в электрическую

На самом деле

Нет
Формулировка была: «За вклад в теоретическую физику и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». Коллега и биограф Эйнштейна Абрахам Пейс объяснял это тем, что среди членов Шведской королевской академии наук, которые присуждали премию по физике за 1921 год, не было специалиста, способного компетентно оценить теорию относительности. Денежную награду Эйнштейн отдал бывшей жене Милеве, которую оставил с двумя детьми.

У Эйнштейна был роман с женой «русского Родена»

Эйнштейн с Маргаритой Коненковой

На самом деле

Да
Сергей Коненков и его супруга Маргарита уехали в США в 1923 году, а в 1935-м Принстонский университет заказал скульптору бюст Эйнштейна. Так пара познакомилась со знаменитым физиком. Симпатия между Маргаритой и Эйнштейном постепенно переросла в роман, который закончился, когда Коненковы вернулись в 1945 году в СССР. Сохранилось несколько писем Эйнштейна к Маргарите и даже адресованные ей стихи. Если верить воспоминаниям функционера НКВД Павла Судоплатова, Коненкова была советским секретным агентом.

Документ, выданный супругам Коненковым в 1945 году для отъезда на родину

Ученый принципиально не носил носки

Альберт Эйнштейн. Фото ок. 1934 года

На самом деле

Да
«Даже по самым торжественным поводам я выхожу из дома без носков и скрываю этот недостаток цивилизованности с помощью высоких ботинок», — писал ученый супруге Эльзе. По собственному признанию, его еще в молодые годы раздражало, что большие пальцы ног все время проделывают дыры в носках, поэтому Эйнштейн предпочел обходиться без этого предмета одежды.

Эйнштейну предлагали стать президентом государства, но он отказался

На самом деле

Да
Когда в 1952-м скончался первый президент основанного четырьмя годами ранее государства Израиль, премьер-министр Давид Бен-Гурион предложил почетную должность Эйнштейну. Ученый в ответ позвонил послу этой страны в Вашингтоне. «Я глубоко тронут предложением нашего государства Израиль, — сказал физик, — и я сразу опечалился и устыдился, что не могу принять его. Всю жизнь я имел дело с объективными предметами, следовательно, мне не хватает способностей и опыта для обращения с людьми и осуществления официальных функций…»

Он высунул язык перед камерой от усталости

Фрагмент знаменитой фотографии, сделанной 14 марта 1951 года

На самом деле

Да
Самое знаменитое фото Эйнштейна сделал в 1951 году Артур Сасс. Уставший ученый с друзьями уходил с приема, посвященного его 72-летию. Эйнштейн уже сел в машину, но его продолжали осаждать фотожурналисты, не обращая внимания на просьбы: «Хватит! Хватит!» В ответ на очередное «Улыбочку!» раздраженный гений высунул язык — и Сасс успел запечатлеть момент. Эйнштейну очень нравился вырезанный из этого группового снимка фотопортрет, который он даже рассылал друзьям в качестве открытки.

Фото: DIOMEDIA, AKG / EAST NEWS, GETTY IMAGES, SPL / LEGION-MEDIA, GETTY IMAGES (X5)

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, май 2020

Николай Федоров

Эйнштейн, Альберт



Эйнштейн, Эддингтон и затмение 1919 года

Без тени сомнения: затмение 1919 года, подтвердившее теорию относительности Эйнштейна Дэниел Кеннефик Отверстия Рон Коуэн Издательство Гарвардского университета (2019)

Война Эйнштейна: как теория относительности торжествовала среди жестокого национализма Первой мировой войны Мэтью Стэнли Dutton (2019)

В 1916 году Альберт Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности во всех математических деталях. Это открыло окно в радикально новую структуру физики, отменив устоявшиеся представления о пространстве и времени и заменив ньютоновскую формулировку законов гравитации. Революция Эйнштейна должна была изменить курс науки; но в первые годы после публикации не было окончательных наблюдательных доказательств того, что его теория верна.

Входит Артур Стэнли Эддингтон. Астроном, интересующийся теорией Эйнштейна из-за ее широкого применения в астрофизике и космологии, Эддингтон взял на себя задачу доказать ее. Используя полное солнечное затмение, он утверждал, что можно измерить отклонение или искривление света под действием гравитации Солнца. Это был критический тест, потому что теория Эйнштейна предсказывала отклонение, точно вдвое превышающее значение, полученное с использованием закона всемирного тяготения Исаака Ньютона. Нужное затмение наступило 100 лет назад, в 1919. Эддингтон теперь навсегда связан с двумя экспедициями для его осмотра: из Собрала в северной Бразилии и с острова Принсипи у берегов Западной Африки. Эти важные начинания составляют основу трех книг, посвященных столетию: « Нет тени сомнения» физика Дэниела Кеннефика, «Век гравитации» научного журналиста Рона Коуэна и « Война Эйнштейна » историка науки Мэтью Стэнли.

Теория Эйнштейна, разрабатывавшаяся восемь лет, возникла из идей, которые он развил после публикации своей специальной теории относительности в 1919 году.05. Одним из эффектов, предсказанных новой теорией, было то, что световые лучи, проходящие вблизи массивного тела, такого как звезда, должны искривляться под действием ее гравитационного поля. Этот эффект был качественно предсказан с помощью теории гравитации Ньютона. Как ни странно, сам Ньютон написал в своем опусе 1704 года « Opticks »: «Разве тела не воздействуют на свет на расстоянии и своим действием искривляют его лучи…?» Но нет никаких доказательств того, что он рассчитал величину эффекта (первый полный расчет был опубликован немецким математиком Иоганном Георгом фон Зольднером в 1804 году).

Ньютоновская теория гравитации, конечно, не формулировала гравитацию как следствие искривления пространства. Это было изобретение Эйнштейна. И когда он рассчитал эффект, то подтвердил, что свет отклоняется (как в ньютоновской теории), но через искривленное пространство. Именно эта кривизна удваивает прогиб.

Условия испытаний

Эйнштейн впервые публично представил общую теорию относительности Прусской академии наук в 1915 году. К тому времени Первая мировая война шла полным ходом, во всем ее ужасе. В следующем году, несмотря на разрыв каналов связи во время войны, Эддингтону и его коллеге-астроному Фрэнку Уотсону Дайсону — тогдашнему директору Кембриджской обсерватории и королевскому астроному соответственно — удалось получить опубликованные статьи Эйнштейна. Дайсон сразу понял, что полное солнечное затмение в 1919 оказался бы идеальным тестом.

Во время этого затмения Солнце будет находиться перед Гиадами, скоплением ярких звезд в созвездии Тельца. Таким образом, в целом вблизи затмеваемого диска будет видно много звезд. (Это было ключевым моментом, потому что предсказанный Эйнштейном эффект искривления света был наибольшим для звезд, наблюдаемых вблизи Солнца.) Положения звезд относительно Солнца можно было записывать и измерять на фотопластинках, а затем сравнивать с эталонными пластинами, показывающими звезды. когда Солнце не было далеко от поля зрения. Затем можно было рассчитать любые видимые сдвиги, вызванные гравитационным полем Солнца. Чем больше звезд измерено, тем больше у наблюдателей шансов исправить систематические ошибки и уменьшить случайные.

Это была идея. Но было много практических препятствий, которые нужно было преодолеть, как в технических особенностях проведения наблюдений, так и в экспедиционной логистике. Путь полного затмения пролегал из северной Бразилии через Атлантику в Западную Африку, что делало невозможным отправку экспедиции из Британии до тех пор, пока не прекратятся боевые действия. Перемирие в ноябре 1918 года оставило как раз достаточно времени, чтобы претворить план в жизнь. Дайсон, руководивший экспедициями, остался в Англии. Эддингтон отправился в Принсипи; В Собрал отправился Эндрю Кроммелин, работавший в Королевской Гринвичской обсерватории в Лондоне.

Детали двойных экспедиций предоставлены Без тени сомнения . Тщательно проработанный и ярко написанный отчет, несомненно, станет стандартным справочником по этому увлекательному примеру «Большой науки». Эддингтону, как рассказывает Кеннефик, ужасно повезло. Столкнувшись с плохой погодой в Принсипи, ему удалось провести меньше измерений, чем он надеялся. Затем предложенная пароходством забастовка означала, что он не мог оставаться в Принсипи достаточно долго, чтобы измерить положение звезд на своих пластинах на месте, и вместо этого должен был провести анализ после того, как вернулся в Англию.

У Кроммлена в Бразилии условия были намного лучше. Несмотря на технические проблемы с оборудованием, из-за которых многие пластины были сильно размыты, его измерения были решающими и были заметно ближе к предсказанию Эйнштейна, чем к предсказанию Ньютона. Результаты были объявлены коллективно в ноябре того же года на специальном совместном собрании Королевского общества и Королевского астрономического общества в Лондоне. Это попало на первые полосы новостей по всему миру.

Вопросы и подтверждение

Этот первоначальный вывод Дайсона, Эддингтона, Кроммелина и их групп впоследствии был подтвержден многими дальнейшими экспериментами с затмениями. Тем не менее, некоторые обвиняют Эддингтона в неправильном обращении с измерениями затмения. Название Кеннефика, No Shadow of a Doubt , таким образом, является и каламбуром, и заявлением о намерении развеять эти подозрения. Кеннефик довольно подробно обсуждает критические замечания. Могу добавить пару кратких замечаний.

Во-первых, Эддингтону пришлось принять план Б при анализе данных Príncipe после того, как неудача заставила его руку; но, по-моему, он не сделал ничего неразумного. Все 1919 измерений затмений сведены в таблицу (в FW Dyson et al. Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 220 , 291–333; 1920). Несложно, а также весьма поучительно проанализировать их с помощью современных статистических методов. Я сделал это и не нашел доказательств того, что Эддингтон «подтасовывал книги». Огромная беда, что ни одна из оригинальных пластин ни одной из экспедиций не сохранилась: в противном случае их можно было бы измерить с помощью более сложной технологии. Таблички Эддингтона были утеряны после его смерти в 1944 — его сестра, возможно, выбросила их, когда ей пришлось переехать из кембриджского дома, который они делили. Таблички Кроммелина, похоже, исчезли в ходе последовательных реорганизаций Королевской обсерватории.

Gravity’s Century больше концентрируется на более широких разветвлениях теории Эйнштейна в космологии и астрофизике, включая черные дыры и гравитационные волны. Книга Коуэна, состоящая менее чем из 200 страниц, — это легкое и приятное чтение, долгожданное дополнение к переполненной полке книг по этим темам.

Коуэн также входит в воплощение Эйнштейна как культурная икона. «Чудесный 1905 год», когда он опубликовал статьи о броуновском движении и фотоэлектрическом эффекте, а также о специальной теории относительности, сделал Эйнштейна звездой физики. Экспедиции затмения 1919 года сделали гораздо больше, укрепив его репутацию среди физиков и превратив его в международную суперзвезду. Тем не менее, на мой взгляд, по крайней мере отчасти причина такой внезапной славы в том, что экспедиция состоялась сразу после окончания войны. Более того, это был британский эксперимент по проверке идей немецкого теоретика. Возможно, после четырех ужасных лет смерти и разрушений люди нашли в триумфе Эйнштейна символ некоего примирения.

Стэнли разделяет эту точку зрения в Войне Эйнштейна . Подробная и удобочитаемая, книга дополняет No Shadow of a Doubt в качестве отчета об экспедициях затмения и их политической подоплеке. Это особенно показательно в отношении научной работы и личной жизни Эйнштейна, приведших к знаменательным событиям 1919 года, особенно в том, что показывает, как на них повлияла Первая мировая война.

Одним из интересных фактов из рассказа Стэнли является то, что Эйнштейн предпринял попытку рассчитать отклонение света еще в 19 веке.11, прежде чем он сформулировал полную общую теорию относительности. Его результат был точно таким же, как ньютоновское значение. Мне оставалось только гадать, что случилось бы с его репутацией, если бы тогда были проведены измерения. Были бы они неудачей? Или они просто заставили бы его выработать полную теорию с решающим фактором двойки?

Невероятная теория относительности Эйнштейна прошла еще один серьезный тест

Что происходит

Ученые отправили спутник в космос, чтобы с предельной точностью проверить принцип слабой эквивалентности Эйнштейна.

Почему это важно

Принцип слабой эквивалентности — неотъемлемая часть общей теории относительности, так что результаты этих испытаний еще раз подтверждают основную теорию нашей Вселенной.

В 1916 году Альберт Эйнштейн осмелился заявить, что Исаак Ньютон ошибался относительно гравитации. Нет, сказал он, это не таинственная сила, исходящая от Земли.

Вместо этого Эйнштейн представил себе, что пространство и время закручены в межпространственную сетку, а шнурки этой сетки подобны размотанным скрепкам. Гибкий; формуемый. Он считал, что только потому, что мы существуем внутри такого рода неосязаемой сети, наши простые человеческие тела испытывают фасад силы, удерживающей нас на земле. Мы называем это гравитацией.

(Если это задело ваш мозг, не волнуйтесь, вот статья, посвященная разбору этой концепции.)

сверстники назвали это «совершенно непрактичным и абсурдным», но это не так. Несмотря ни на что, ошеломляющая идея Эйнштейна до сих пор не поколеблена. Его посылки остаются верными как в самом маленьком масштабе, так и в непостижимо большом. Эксперты снова и снова пытались найти в них дыры, но общая теория относительности всегда побеждала.

А в среду, благодаря амбициозному спутниковому эксперименту, ученые объявили, что в очередной раз общая теория относительности доказала, что она является фундаментальной истиной нашей Вселенной. Команда провела то, что она называет «наиболее точной проверкой» одного из ключевых аспектов общей теории относительности, называемого принципом слабой эквивалентности, с помощью миссии, получившей название «Микроскоп».

«Я работаю над этой темой более 20 лет, и я понимаю, что мне повезло быть руководителем проекта научного прибора и соисследователем этой миссии», — сказал Мануэль Родригес, ученый из Французского аэрокосмической лаборатории ONERA и автор нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters.

«Очень редко удается оставить такой замечательный результат в истории физики.»

Изображение того, как теория относительности Эйнштейна представляет вселенную.

Зои Ляо/CNET

Что такое принцип слабой эквивалентности?

Принцип слабой эквивалентности странный.

Это в значительной степени говорит о том, что все объекты в гравитационном поле должны падать одинаково, когда на них не действует никакая другая сила — я говорю о внешнем вмешательстве, таком как ветер, человек, пинающий объект, другой объект, натыкающийся на него, вы получить идею.

И да, когда я говорю все объекты, я имею в виду все объекты. Перо; пианино; баскетбольный мяч; ты и я; все, что вы можете себе представить, на самом деле согласно этому принципу должно падать точно так же.

В рамках проекта «Микроскоп» на орбиту Земли был отправлен спутник, содержащий два объекта: сплав платины и сплав титана. «Выбор был основан на технологических соображениях, — сказал Родригес, — например, на том, легко ли и возможно ли изготовить материалы в лаборатории.

Но самое главное для понимания принципа слабой эквивалентности, или WEP, эти сплавы были выброшены на орбиту Земли, потому что вещество существует в гравитационном поле нашей планеты без каких-либо других сил, действующих на них. Идеально подходит для критериев тестирования. Как только спутник оказался в космосе, исследователи в течение многих лет начали проверять, упали ли платиновая и титановая насадки.0095 так же, как , когда они вращались вокруг Земли.

Они сделали — в очень точной степени.

«Самой захватывающей частью проекта была разработка инструмента и миссии, которую никто раньше не выполнял с такой точностью — новый мир для исследования», — сказал Родригес. «Как пионеры этого нового мира, мы ожидали, что в любой момент столкнемся с явлениями, которых раньше не видели, потому что мы были первыми, кто вошел в него».

Капсула, используемая во время миссии «Микроскоп». 915. Исследователи говорят, что разница за пределами этой величины будет означать, что WEP нарушается нашим нынешним пониманием теории Эйнштейна.

В будущем команда работает над последующей миссией под названием «Микроскоп 2», которая, по словам Родригеса, позволит проверить принцип слабой эквивалентности в 100 раз лучше.

Тем не менее, это, вероятно, так хорошо, как будет в течение по крайней мере десяти лет или около того, говорят исследователи.

Отлично, что это значит для меня?

В каком-то смысле основательность общей теории относительности представляет собой своего рода проблему. Это потому, что, несмотря на то, что это важный план для понимания нашей вселенной, это не только чертеж .

У нас также есть такие конструкции, как стандартная модель физики элементарных частиц, которая объясняет, как работают такие вещи, как атомы и бозоны, и квантовая механика, которая объясняет такие вещи, как электромагнетизм и неопределенность существования.

Но есть одно предостережение.

Обе эти концепции кажутся столь же незыблемыми, как и общая теория относительности, но несовместимы с ней. Итак… что-то должно быть не так. И это что-то мешает нам создать единую историю физической вселенной. Например, стандартная модель, как известно, не может объяснить гравитацию, а общая теория относительности не рассматривает квантовые явления. Это похоже на огромную битву за то, чтобы быть окончательной теорией.

Команда Микроскопа стоит со спутниковым оборудованием, справа.

ONERA/Родригес 2016

«Некоторые теории предполагают наличие связи между гравитацией и некоторыми электромагнитными параметрами», — приводит пример Родригес.