Jak Albert Einstein walczył dla europejskiego świata i fizyki teoretycznej
Formowanie / / December 19, 2019
Na początku XX wieku w dziedzinie fizyki dokonano ogromnych odkryć, z których niektóre należały do Albert Einstein, twórca ogólnej teorii względności.
Naukowcy są o krok od zupełnie nowej widzenia wszechświata, który jest wymagany od nich odwaga intelektualna, gotowy do zanurzenia się w teorii i umiejętności radzenia sobie z kompleksu Aparat matematyczny. Zadzwoń otrzymał, a nie wszystko, i, jak to się dzieje, na debacie naukowej nałożone różnic politycznych wywołanych przez pierwszy I wojna światowa, A następnie - dojście do władzy Hitlera w Niemczech. Einstein i od razu okazał się kluczową postacią, wokół której złamał włócznię.
Einstein przeciwko wszystkim
Pierwsza wojna światowa towarzyszył patriotycznego zrywu wśród ludności Państw Stron, w tym naukowców.
W Niemczech w 1914 roku, 93 naukowców i artystów, w tym Max Planck i Fritz Haber Wilhelm Roentgen, opublikował manifest, wyraża pełne poparcie dla rządu i wojny, która to prowadzi: „My, przedstawiciele niemieckiej nauki i sztuki, aby zadeklarować wszystko świat kulturalny protest przeciwko kłamstwa i oszczerstwa, które nasi wrogowie starają się skazić uszne w Niemczech nałożonej na nią walka ciężki Istnienie.
<...> Bez niemieckiego militaryzmu niemieckiego kultura zostałaby zniszczona dawno temu w zarodku. Niemiecki militaryzm jest pochodną kultury niemieckiej, a on urodził się w kraju, który, jak żaden inny kraj na świecie poddaje się przez wieki, grabieży naloty ".Jednak uważam, niemieckiego naukowca, który mówił zdecydowanie przeciwko takiej idei. Albert Einstein opublikowane w 1915 roku manifest powrotu „Europejczycy”: „Nigdy wcześniej od wojny nie naruszył interakcji kultur. <...> Obowiązkiem Europejczyków, którzy mają wykształcenie i dobrej woli - nie pozwolić, aby dać w Europie ". Jednak ten apel, z wyjątkiem Einsteina podpisana tylko trzy osoby.
Niemiecki naukowiec Einstein stał się całkiem niedawno, choć urodzony w Niemczech. Edukacyjny ukończył w Szwajcarii, a następnie prawie dziesięć lat, różne uniwersytety europejskie odmówiono mu wstępu do pracy. Wynikało to częściowo z faktu, jak Einstein okazał się pod uwagę jego kandydaturę.
Tak więc, w liście do Pawła Drude, twórca elektronowej teorii metali, po raz pierwszy zwrócił uwagę dwa błędy w jego teorii, a dopiero potem poprosił do podjęcia pracy.
W rezultacie, Einstein musiał osiedlić się w szwajcarskim urzędzie patentowym w Bernie, a dopiero pod koniec 1909 roku, był w stanie uzyskać pozycję na Uniwersytecie w Zurychu. I już w 1913 roku, sam z przyszłego noblisty w dziedzinie chemii Walther Nernst osobiście przybył do Zurychu Max Planck przekonać Einsteina do podjęcia obywatelstwo niemieckie, przenieść się do Berlina i stać się członkiem Pruskiej Akademii Nauk i dyrektor Instytutu Fizyka.
Praca była dla Einsteina w urzędzie patentowym niezwykle produktywny z naukowego punktu widzenia. „Kiedy ktoś przechodził obok, ja popchnął swoje notatki do szuflady i udawał, że być zaangażowana w pracę patentowej” - wspomina. 1905 przeszedł do historii jako nauki annus mirabilis"annus mirabilis".
W tym roku w czasopiśmie Annalen der Physik były cztery artykuły Einsteina, w którym udało mu się teoretycznie opisać ruchy Browna wyjaśnił stosując Plancka ideę kwantów światła, efekt fotoelektryczny lub emisji elektronów z efektem metalu przy napromieniowaniu światłem (na tym, że J eksperymentem. J.. Thomson odkrył elektron) i wnieść decydujący wkład do powstania szczególnej teorii względności.
Niesamowity zbieg okoliczności: teoria względności pojawiła się niemal równocześnie z teorią kwantową, i tak samo nagle i nieodwołalnie zmieniły podstaw fizyki.
W XIX wieku został mocno zakorzeniona falowej natury światła, a naukowcy są zainteresowani struktury substancji, w którym fale rozchodzą.
Pomimo faktu, że nikt jeszcze nie widział powietrza (tzw ta substancja) bezpośrednio, nie ma wątpliwości, że istnieje i przenika cały Wszechświat nie powstał: było jasne, że fala powinna zostać rozszerzona na jakimś podłożu elastycznym, podobnym do środowisk z kamienia rzuconego w wodę: powierzchnia wody w punkcie kamienia padania zaczyna drgać, a ponieważ jest elastyczna, drgania są przekazywane do punktu sąsiadującego z nimi - i do sąsiednich tak dalej. Istnienie obiektów fizycznych, które nie mogą być postrzegane za pomocą dostępnych instrumentów, po odkryciu atomów i elektronów, też nie jest zaskoczeniem.
Jedno proste pytania, które fizyki klasycznej nie mógł znaleźć odpowiedź, było: interesuje się, czy powietrze w nim ciał w ruchu? Pod koniec XIX wieku niektóre eksperymenty wyraźnie wykazały, że eter jest całkowicie porywane przez organy ruchomych i innych, oraz nie mniej niż przekonująco - że jest zainteresowany tylko w części.
Kółka na wodzie - jeden z przykładów fali w ośrodku sprężystym. Jeśli nie wykonuje ruchu ciała estru a, prędkość światła w stosunku do ciała składa się z prędkością światła w stosunku do eteru, a większość z prędkością ciała. Jeśli w pełni realizuje estru (jak to ma miejsce podczas ruchu w cieczy o dużej lepkości), prędkość światła w stosunku do ciała jest równa prędkości światła w stosunku do eteru i nie zależy od prędkości z Ciało.
Francuski fizyk Louis w 1851 roku Fizeau wykazała, że ester częściowo zainteresowany ruchomym strumieniem wody. W serii eksperymentów 1880-1887 American Albert Michelson i Edward Morley, z jednej strony, potwierdzono z większą dokładnością Fizeau zawarcia iz z drugiej - okazało się, że obraca się Ziemi wokół Słońca, całkowicie niesie eter wzdłuż, czyli prędkość światła w świecie nie zależy od tego, jak go ruchów.
W celu określenia, jak przemieszcza się w stosunku do ziemi w eterze i Michelsona Morley zbudowane specjalne urządzenie, interferometr (zob. schemat poniżej). Światło pochodzące ze źródła spada na półprzezroczystej płyty, częściowo odbita od lustra 1 i częściowo przechodzi do zwierciadła 2 (lustrzane są w równych odległościach od płytki). Belki odbitego od lustra i ponownie wchodzi w płytkę przezroczystego oraz że wspólnie na detektor, gdzie wzoru interferencyjnego.
Gdy ziemi przesuwa się w stosunku do eteru, na przykład w kierunku lusterka 2, to prędkość światła w kierunkach poziomym i pionowym, nie będzie pasują do siebie, co powinno doprowadzić do przesunięcia fazowego fal odbitych od poszczególnych zwierciadeł do detektora (na przykład, jak pokazano na rysunku, na dole po prawej). W rzeczywistości, przemieszczenie nie zaobserwowano (zob. Dolny lewy).
Einstein vs. Newton
Próbując zrozumieć ruch eteru i propagacji światła w nim Lorentz i francuski matematyk Henri Poincaré miał sugerują, że wielkość ciał poruszających się zmienia w porównaniu z wielkością stałą, a ponadto czas dla ciał w ruchu przepływa wolniej. Trudno jest sobie wyobrazić - i Lorentz uznać te założenia bardziej podobny trick matematycznej niż do właściwości fizyczne, - ale mogą się z mechaniką elektromagnetyczne teorii światła oraz dane doświadczalne.
Einstein w dwóch artykułach w 1905 roku mógłby na podstawie intuicyjnych rozważań stworzyć spójną teorię, w której wszystkie te niesamowite efekty są wynikiem dwóch postulatów:
- prędkość światła jest stała i nie zależy od tego, jak źródło ruch i odbiornik (i jest w przybliżeniu równa 300.000 km / s);
- do dowolnego systemu fizycznego prawa fizyki są takie same niezależnie od tego, czy jest on w ruchu bez przyspieszenia (przy każdej prędkości) lub w stanie spoczynku.
I przyniósł najbardziej znaną formułę fizycznej - E = mc2! Ponadto, ze względu na ruch pierwszego eteru postulat przestał mieć wartość jedynie opuszczony Einsteina to - światło może rozchodzić się w próżni.
Efekt dylatacji czasu, w szczególności prowadzi do słynnego „paradoks bliźniąt”. Jeśli jeden z dwóch bliźniaków Ivan, zostaje wysłany na statku kosmicznego do gwiazd, a drugi, Peter, nadal czeka na niego na ziemi, po powrót okazuje się, że Iwan wieku poniżej Piotra, ponieważ czas dla niego, aby przejść szybki statek płynął wolniej niż Ziemia.
Efekt ten, jak również inne różnice między teorią względności z mechaniką zwyczajnych, pokazany tylko na ogromny prędkość porównywalna z prędkością światła, a więc nigdy nie spotkał ich w ich codzienne życie. Z normalną prędkością, z którym spotykamy się w świecie, frakcja V / C (Przypomnijmy, c = 300.000 km na sekundę) różni się niewiele od ziemi, i wracamy do znanego i wygodnego świata mechaniki szkolnych.
Niemniej jednak, efekty wzgl muszą być, na przykład, podczas synchronizacji zegara satelity GPS, z systemu naziemnej do dokładnego pozycjonowania układu pracy. Ponadto spowolnienie wpływ czasu jest badanie cząstek elementarnych. Wiele z nich jest niestabilny i w bardzo krótkim czasie przekształcił się w drugiej. Zwykle jednak szybko się poruszać, a więc czas przed przekształceniem ich punktu widzenia obserwatora jest rozciągnięta, co pozwala im się zarejestrować i zbadać.
Szczególnej teorii wzgl powstały z konieczności pogodzenia szybko elektromagnetyczną teorię światła z mechaniką (i przy stałej prędkości) nadwozia ruchu. Po przeprowadzce do Niemiec, Einstein ukończył teorię względności (GR), które dodaje się do elektromagnetycznych i mechanicznych zjawiska grawitacji. Okazało się, że pole grawitacyjne może być opisana jako deformacji przestrzeni i czasie przez masywne ciało.
Konsekwencją krzywizny GR jest ścieżką wiązki Gdy światło przechodzi w pobliżu dużej masie. Pierwsza próba weryfikacji doświadczalnej ogólnej teorii względności miała odbyć się w lecie 1914 roku pod nadzorem zaćmienia słońca na Krymie. Jednak niemiecki zespół astronomów został internowany w związku z wojną. Jest to w pewnym sensie uratował GRT reputacji, ponieważ w tym momencie teoria zawierały błędy i wydał nieprawidłową prognozy kąta ugięcia belki.
W 1919 roku brytyjski fizyk Arthur Eddington podczas Zaćmienie obserwacji na wyspie Principe u zachodniego wybrzeża Afryki był w stanie potwierdzić, że światło gwiazdki (był postrzegany przez fakt, że słońce nie zaćmionego), przechodząc przez Słońce jest odchylany dokładnie kątem, które przewidują równanie Einstein.
Otwór wykonany Eddington Einstein supergwiazdą.
Siódmy dzień od listopada 1919 roku, na wysokości paryskiej konferencji pokojowej, gdy cała uwaga, wydawałoby się, powinny koncentrować się na tym, jak świat będzie istnieć po pierwszej wojnie światowej, Londyn gazeta The Times wyszedł z redakcji: „Rewolucja w nauce: nowej teorii wszechświata pomysłów Newtona pokonany ".
Reporterzy realizowane Einstein wszędzie, napastliwe żądania wyjaśnić teorię względności w pigułce, a hale, gdzie Prowadził wykłady publiczne, zostały wypełnione (w tym przypadku, według współczesnych, Einstein nie był bardzo dobry wykładowca; uczniowie mieli mało zrozumienia istoty wykładu, ale nadal przyszedł zobaczyć gwiazdę).
W 1921 roku Einstein wraz z angielskim biochemik i przyszły prezydent Izraela Chaim Weizmann Poszedłem na wycieczkę wykładowej Stanów Zjednoczonych do funduszy podnieść do wspierania żydowskich osiedli Palestyna. Według The New York Times, «The Metropolitan Opera zajęte były wszystkie miejsca od orkiestry do ostatniego wiersza galorki, setki ludzi stojących w przejściach„. Korespondent podkreślał: „Einstein mówił po niemiecku, ale chętny, aby zobaczyć i usłyszeć osobę, które uzupełnione naukowej koncepcji wszechświata z nową teorią przestrzeni, czasu i ruchu, zajęte wszystkie miejsca w hala ".
Pomimo sukcesu ogółu społeczeństwa, społeczność naukowa teoria względności została przyjęta z wielkim trudem.
Od 1910 do 1921 postępowych poglądach kolegów dziesięciokrotnie nominowany Einsteina do nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, ale konserwatywny za każdym razem Komitet Noblowski odmówił, powołując się na fakt, że teoria względności nie otrzymał jeszcze wystarczającą Experimental potwierdzenia.
Po wyprawie, Eddington to wszystko zaczął dawać większy skandal, a w 1921 roku, nadal nie przekonany członkowie komisji brali eleganckie rozwiązanie - wyróżnienie Einstein Award, nie wspominając już o teorii względności, a mianowicie: „Za zasługi dla fizyki teoretycznej, szczególnie za odkrycie prawa fotoelektryczny efekt ".
fizyka Aryan przeciwko Einsteina
Einsteina popularność na Zachodzie spowodowały bolesną reakcję kolegów w Niemczech, które były praktycznie odizolowane od wojującego manifestu 1914 i klęsce w I wojnie światowej. W 1921 roku Einstein był jedynym niemieckim naukowcem, który otrzymał zaproszenie do świata Fizyka Kongres Solvay w Brukseli (który jednak ignorowane na korzyść podróż do USA z Weizmann).
Jednocześnie, mimo różnic ideologicznych, z większością kolegów patriotycznych Einstein zdołał utrzymać przyjazne stosunki. Ale studenci skrajne prawicowe i naukowcy, Einstein zyskał miano zdrajcy, który puka nauki niemieckiej na manowce.
Jednym z przedstawicieli tego skrzydła był Philipp Lenard. Pomimo faktu, że w roku 1905 w badaniu doświadczalnego elektronów, w wyniku efektu fotoelektrycznego, Lenard otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, zawsze cierpiał z faktu, że jego wkład do nauki nie jest rozpoznawany na tyle stopień.
Po pierwsze, w 1893 roku pożyczył rurę wylotową domowe rentgen, aw 1895 roku Roentgen odkrył, że rury wyładowcze emitują promienie dotychczas nieznane nauki. Leonard uważa, że otwarcie powinno przynajmniej być traktowany jako wspólny, ale chwała odkrycia i Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki w 1901 roku udał się do jednej Roentgena. Lenard oburzył i stwierdził, że jest macierzyste promieni, a rentgenowska tylko położna. W tym przypadku, jak widać, w decydujących eksperymentów lampa rentgenowska Lenard jeszcze nie używany.
Po drugie, Lenard był znacznie obrażony przez brytyjskiego fizyka. Wyzwał pierwszeństwo odkrycia elektronu w Thomson i oskarżył brytyjskiego naukowca, że nieprawidłowo odwołuje się do swojej pracy. Lenard stworzył model atomu, który można uznać za prekursora modelu Rutherford, ale to nie był właściwie oznakowany. Nic więc dziwnego, Leonard nazwał angielski naród samolubny i zwodniczych handlowców i Niemców, a wręcz przeciwnie - naród bohaterowie i po pierwszej wojnie światowej, oferowane zorganizować brytyjskiej Continental intelektualnej blokada.
Po trzecie, Einstein był w stanie teoretycznie wyjaśnić efekt fotoelektryczny i Lenard w 1913 roku, jeszcze przed kontrowersji związanych z wojną, nawet polecił go do profesury. Ale nagrody Nobla za odkrycie prawa efekt fotoelektryczny w 1921 roku dał jeden Einsteina.
Na początku lat 20. w ogóle był trudny czas dla Lenard. On starli się z idei lewicowych z entuzjazmem przez studentów i został publicznie upokorzony, gdy po zamordowaniu żydowskich zasad liberalnych pochodzenie, a minister spraw zagranicznych Niemiec Walther Rathenau nie chciał zanurzyć na flagę swojego Instytut Techniki Budowlanej Heidelberg.
Jego oszczędności zainwestowanych w papiery dłużne rządu, zostały spalone w wyniku inflacji, a w 1922 roku z powodu skutków niedożywienia w czasie wojny, śmierci swojego jedynego syna. Lenard został skłonny uwierzyć, że problem z Niemiec (w tym niemieckiego Nauki) są wynikiem spisku żydowskiego.
Bliski współpracownik Lenard w tym czasie stał Johannes Stark, nagroda Nobla w dziedzinie fizyki w 1919 roku, również mają tendencję do obwiniania własnych niepowodzeń w machinacji Żydów. Stark po wojnie, w przeciwieństwie do Towarzystwa Fizycznego zorganizowany liberalny konserwatywny „niemiecką profesjonalną Community College nauczyciele”, z którym starał się kontrolować finansowania badań oraz do zajmowania stanowisk naukowych i dydaktycznych, ale nie Udało mu się. Po nieudanej próbie ochrony doktoranta w 1922 roku, powiedział Stark, który jest otoczony przez wielbicieli Einsteina, a zrezygnował ze stanowiska profesora uniwersytetu.
W 1924 roku, sześć miesięcy po pucz monachijski w Grossdeutsche Zeitung gazeta opublikowała artykuł Lenard i Stark, „Hitler i duchem nauki.” Autorzy porównali Hitlera z takich gigantów nauki jak Galileo, Keplera, Newtona i Faradaya ( „Co za szczęście, że geniusz w ciele żywego pośród nas! „), a także pochwalił aryjską geniusz i potępił jego efektywnością rozkładu Judaizm.
Według Lenard i Stark, nauka zgubny wpływ żydowski objawia się w nowych dziedzinach fizyki teoretycznej - Quantum mechanika i teoria względności, wymagający odrzucenia starych pomysłów i użyć złożone i nieznane matematyczny aparatura.
Dla starszego pokolenia naukowców, nawet tych utalentowanych jak Leonard, było to wyzwanie, że niewiele udało się zaakceptować.
Lenard przeciwny „żydowski”, czyli fizyka teoretyczna „Aryjczyk”, który jest w fazie eksperymentalnej, i zażądał, niemiecki nauka skupiła się na tych ostatnich. W przedmowie do książki „niemiecki Physics”, pisał: „Niemiecki fizyk? - Zapytaj ludzi. Mogę również powiedzieć aryjskiej fizyki lub fizyki skandynawskie ludzie Informatorzy fizyka, fizyka, którzy założyli studium nauk przyrodniczych ".
Przez długi czas „fizyki Aryan” Lenard Stark pozostała zjawiska krańcowej i różne fizyki pochodzenie byli zaangażowani w Niemczech, teoretycznych i eksperymentalnych badań najwyższy poziom.
Wszystko zmieniło się, gdy w 1933 roku został kanclerzem Niemiec Adolfa Hitlera. Einstein, który był w tym czasie w Stanach Zjednoczonych, odmówiono obywatelstwa niemieckiego i członkostwo w Akademii Nauk i Akademii prezydenta Maxa Plancka z zadowoleniem przyjęła decyzję: „Pomimo głębokiej przepaści między naszymi poglądami politycznymi, nasza osobista przyjaźń na zawsze pozostaną na niezmienionym poziomie” - zapewnił Einsteina osobisty korespondencja. Jednak niektórzy członkowie Akademii zostały zirytowany faktem, że Einstein nie miał czasu demonstracyjnie z niej wyłączone.
Wkrótce Johannes Stark został prezesem Instytutu Fizyczna-Technicznego i Fundacji Badań niemieckiej. W ciągu następnego roku Niemcy opuścił jedną czwartą wszystkich fizyków i fizycy połowę.