Kuten Albert Einstein taisteli Euroopan maailman ja teoreettinen fysiikka
Muotoilu / / December 19, 2019
Alussa kahdennenkymmenennen vuosisadan fysiikan tehtiin valtava löytöjä, joista osa kuului Albert Einstein, luoja yleisen suhteellisuusteorian.
Tutkijat ovat partaalla kokonaan uuden näkymän universumin, joka niiltä vaaditaan älyllistä rohkeutta, valmis syöksyt teoriaa ja taitoja käsitellä monimutkaisia matemaattinen laite. Soita se sai, eivät kaikki, ja kun se tapahtuu, tieteelliseen keskusteluun päällekkäin poliittisia aiheuttamat erot ensimmäisen Ensimmäinen maailmansota, Sitten - tulevan valtaan Hitlerin Saksassa. Einstein ja välittömästi osoittautui tunnusluku, jonka ympärille rikkoi keihäs.
Einstein vastaan kaikki
Ensimmäisen maailmansodan liittyi isänmaallinen nousu väestön keskuudessa sopimusvaltioiden, mukaan lukien tutkijat.
Saksassa vuonna 1914, 93 tiedemiehet ja taiteilijat, kuten Max Planck ja Fritz Haber Wilhelm Röntgen, julkaisi manifestin, ilmaisee täyden tukensa hallituksen ja sotaa, jota se johtaa: "Me, edustajat Saksan tieteen ja taiteen, julistaa kaikki kulttuurimaailmasta protesti valheita ja herjauksen, jotka meidän viholliset yrittävät saastuttaa oikein Saksassa määrättiin sille raskas taistelu olemassaolon.
<...> Ilman Saksan militarismin saksalainen kulttuuri olisi tuhottu kauan sitten heti alkuunsa. Saksan militarismi on johdannainen Saksan kulttuuri, ja hän syntyi maassa, joka, kuin mikään muu maa maailmassa kohdistuu vuosisatojen, ryöstäen ratsioita. "Olen kuitenkin löytänyt saksalainen tiedemies, joka puhui voimakkaasti vastaan tällaisia ajatuksia. Albert Einstein julkaistu 1915 paluuta manifesti "Eurooppalaiset": "Koskaan aikaisemmin sodan jälkeen ei ollut rikkonut kulttuurien vuorovaikutusta. <...> Velvollisuus Eurooppalaisista, joilla on koulutusta ja hyvää tahtoa - ole varaa antaa Euroopassa. " Kuitenkin tämä valitus, lukuun ottamatta Einstein allekirjoitti vain kolme ihmistä.
Saksalainen tutkija Einstein tuli melko äskettäin, vaikka syntynyt Saksassa. Koulu ja yliopisto hän valmistui Sveitsissä, ja sitten lähes kymmenen vuotta, Euroopan eri yliopistojen evännyt häneltä pääsy työhön. Tämä johtui osittain siitä, kuinka Einstein kääntyi harkitsemaan ehdokkuudestaan.
Siten kirjeen Paul Drude, luoja Elektroniteoria metallien, hän muistutti ensin kaksi virhettä hänen teoriassa, ja vasta sitten pyytää ottamaan työtä.
Tämän seurauksena Einstein joutui tyytymään Sveitsin patenttivirasto Bernissä ja vasta lopussa 1909 hän oli mahdollisuus saada asema Zürichin yliopisto. Ja jo vuonna 1913, Max Planck itsensä tulevaisuudessa Nobelin kemian Walther Nemstin henkilökohtaisesti saapui Zürich suostutella Einstein ottaa Saksan kansalaisuutta, siirrä Berliiniin ja jäseneksi Preussin tiedeakatemian instituutin johtajan Fysiikkaa.
Työ oli Einstein patenttiviraston hämmästyttävän tuottava tieteellisestä näkökulmasta. "Kun joku käveli, minä työnsi hänet muistiinpanot laatikko ja teeskenteli harjoittaa patentti työtä" - hän muistutti. 1905 meni historiaan tieteen annus mirabilis"Annus mirabilis".
Tänä vuonna lehdessä Annalen der Physik oli neljä artikkelia Einsteinin, jossa hän pystyi teoreettisesti kuvata Brownin liikettä selitti, käyttäen Planck ajatus valokvanttien, valosähköinen vaikutus, tai elektroniemissiolla metallista vaikutus, kun säteilytetään valolla (kyseisessä J. kokeilu. J.. Thomson löysi elektroni), ja vaikuttavat ratkaisevasti siihen, että luodaan erityinen suhteellisuusteoria.
Amazing sattuma: Suhteellisuusteoria näytti lähes samanaikaisesti quantum theory, ja yhtä äkkiä ja peruuttamattomasti muuttanut perustan fysiikan.
XIX vuosisadalla se oli vakiintunut aalto luonne valoa, ja tutkijat ovat kiinnostuneita aineen rakenteen, jossa aallot etenevät.
Huolimatta siitä, että kukaan ei ole vielä nähnyt ilma (niin sanottu tätä ainetta) suoraan, epäilemättä, että se on olemassa ja läpäisee koko Universumi ei syntynyt, se oli selvää, että aalto olisi laajennettava elastista väliainetta, samanlainen piireihin kivi heitetään veteen: vedenpinnan tulopisteen kivi alkaa värähdellä, ja koska se on joustava, värähtelyt lähetetään naapuri- pisteen ne - viereisiin ja niin edelleen. Olemassaolo fyysisiä esineitä, joita ei voida nähdä avulla käytettävissä olevia välineitä, havaitsemisen jälkeen atomien ja elektronien myös, ei ole yllätys.
Yksi yksinkertaista kysymystä että klassisen fysiikan ei löytänyt vastausta, on: on kiinnostunut onko ilmassa liikkuvat elimet on? Loppuun mennessä XIX vuosisadalla joitakin kokeiluja osoittivat selvästi, että eetteri on täysin kulkeutuu siirtämällä vastaan, jne, ja vähintään vakuuttavasti - joka on kiinnostunut vain osittain.
Ympyrät vesi - yksi esimerkki aalto elastinen väliaineessa. Jos ei ole liikkuvia runko kantaa esteri, valon nopeus suhteessa rungon koostuu valon nopeudella suhteessa eetterillä ja useimmat kehon nopeuden. Jos se täysin kuljettaa esterin (kuten tapahtuu, kun liikkuu viskoosi neste), valon nopeudella rungon suhteen on yhtä suuri kuin valon nopeus suhteessa eetteriin ja ei riipu nopeudesta elin.
Ranskalainen fyysikko Louis Fizeau vuonna 1851 vuosi osoitti, että esterin osittain kiinnostunut liikkuvan virtaavassa vedessä. Sarjassa kokeita 1880-1887 American Albert Michelson ja Edward Morley, toisaalta, vahvisti suuremmalla tarkkuudella Fizeau johtopäätös ja muut - huomasimme, että maapallo pyörii auringon ympäri, täysin kantaa eetteri pitkin, eli valon nopeus maailmassa ei riipu siitä, miten sen liikkuu.
Määrittää, miten maa liikkuu suhteessa eetteriin, Michelson ja Morley rakennettu erityinen laite, interferometrin (ks. kaaviossa jäljempänä). Valon lähteestä osuu läpikuultava levy, on osittain heijastuu peilistä 1 ja osittain kulkee peilin 2 (peili ovat yhtä etäällä levy). Palkit heijastuu peileistä, sitten palaamaan on läpikuultava levy ja siitä tulevat yhdessä ilmaisimen, jossa interferenssikuvion.
Kun maa liikkuu suhteessa eetterissä, esimerkiksi suuntaan peilin 2, sitten valon nopeus vaaka- ja pystysuunnassa eivät täsmää, jonka pitäisi johtaa siirtymä aalto vaiheiden heijastuu eri peilit ilmaisimen (esim., kuten on esitetty kaaviossa, alhaalla oikealla). Todellisuudessa siirtymä ei havaittu (ks. Alhaalla vasemmalla).
Einstein vs. Newton
Yrittäessään ymmärtää liikkumisen eetterin ja valon etenemisestä se Lorentz ja ranskalainen matemaatikko Henri Poincaré oli viittaavat siihen, että koko liikkuvan elinten muuttuvat verrattuna kokoon kiinteän ja lisäksi aika liikkuvien elinten virtaa hitaammin. On vaikea kuvitella - ja Lorentzin pitää nämä oletukset enemmän kuin matemaattinen temppu kuin fyysinen vaikutus - mutta ne voivat sopia mekaniikka, sähkömagneettiset teorian valossa ja kokeelliset tiedot.
Einstein kaksi artikkelia vuonna 1905 voisi pohjalta intuitiivinen näkökohtia luoda yhtenäinen teoria, jossa kaikki nämä uskomattomia vaikutukset ovat seurausta kahden postulates:
- valon nopeus on vakio eikä riipu siitä, kuinka liikkeellä lähde ja vastaanotin (ja on suunnilleen yhtä suuri kuin 300000 km / s);
- Minkä tahansa fyysiseen järjestelmään fyysisen lait ovat samat riippumatta siitä, onko se liikkuu ilman kiihtyvyys (millä tahansa nopeudella) tai levossa.
Ja toi tunnetuimpia fyysinen kaava - E = mc2! Lisäksi johtuen liikkeen ensimmäisen olettamus eetteri lakkasi on arvo Einstein yksinkertaisesti hylätty se - valo voi edetä tyhjiössä.
Vaikutus aika dilation erityisesti johtaa kuuluisa "kaksosparadoksi". Jos toinen kaksoset, Ivan, lähetetään avaruusaluksen tähdet, ja toinen, Peter, odottaa yhä hänen maan päällä, kun paluu käynyt ilmi, että Ivan oli iältään alle Pietari, koska aika hänen liikkua nopeasti avaruusalus virtasi hitaammin Maan.
Tämä vaikutus, sekä muita eroja Suhteellisuusteoria tavallisesta mekaniikka, esitetään vain valtava nopeus verrattavissa valon nopeudella, joten emme koskaan kohdanneet heidän jokapäiväiseen elämään. Normaali nopeus, jolla me täyttävät maailmassa, osa V / C (muistaa, c = 300000 km sekunnissa) poikkeaa hyvin vähän maasta, ja palaamme tuttu ja mukava koulumaailmaan mekaniikka.
Kuitenkin, vaikutukset suhteellisuusteoria on otettava huomioon, esim. Silloin, kun synkronointi kello GPS-satelliitteihin, ja maanpäällisen järjestelmän tarkkaa työtä paikannusjärjestelmä. Lisäksi hidastumisesta aika vaikutus on tutkimuksen alkeishiukkasten. Monet heistä ovat epävakaita ja hyvin lyhyessä ajassa muuttunut toiseen. Yleensä he kuitenkin nopeasti liikkuvat, ja näin ennen muuntamalla ne havaitsijan kannalta on venytetty, jonka avulla ne voivat rekisteröityä ja tutkia.
Erityinen suhteellisuusteoria juontuu tarpeesta sovittaa sähkömagneettisen teorian valossa mekaniikka nopeasti (ja vakionopeudella) liikkuvien elimissä. Muutettuaan Saksa, Einstein suorittanut teorian yleinen suhteellisuusteoria (GR), joka lisätään sähkömagneettinen ja mekaaninen ilmiöitä painovoiman. Kävi ilmi, että painovoimakentän voidaan kuvata muodonmuutoksen tilaa ja aikaa massiivinen elin.
Yksi seuraus kaarevuus GR on säteen tiellä, kun valo kulkee lähellä suuri massa. Ensimmäinen yritys kokeellinen todentaminen yleinen suhteellisuusteoria oli pidettäväksi kesällä 1914 valvonnassa auringonpimennys Krimillä. Kuitenkin Saksan Tähtitieteilijäryhmä oli internoitu sodan yhteydessä. Se on tavallaan tallennettu bruttorekisteritonnin maine koska tällä hetkellä teoriaan virheitä ja antoi väärän ennusteen kulman palkin taipumista.
Vuonna 1919 brittiläinen fyysikko Arthur Eddington aikana auringonpimennys havainto saarella Principe länsirannikolla Afrikan pystyi vahvistamaan, että valo tähti (hän nähtiin se, että aurinko ei varjoon), ohi Sun taipuu täsmälleen kulmassa, joka ennustaa yhtälö Einstein.
Aukko Eddington teki Einsteinin supertähti.
Seitsemäntenä päivänä marraskuuta 1919 huipulla Pariisin rauhankonferenssi kun kaikki huomio näyttäisi siltä, pitäisi keskittyä siihen, miten maailma on olemassa jälkeen ensimmäisen maailmansodan, Lontoon sanomalehti The Times tuli ulos toimituksellinen: "Vallankumous tieteen: uusi teoria maailmankaikkeuden, Newtonin ideat voitettu. "
Toimittajat jatkettava Einstein kaikkialla, häiritsevää pyyntöjä selittää suhteellisuusteorian pähkinänkuoressa ja hallit, joissa Hän antoi yleisöluentoja, täytettiin (tässä tapauksessa mukaan aikalaisten Einstein ei ollut kovin hyvä lehtori; oppilailla oli vähän ymmärrystä ydin luento, mutta silti tuli tapaamaan julkkis).
Vuonna 1921 Einstein yhdessä Englanti biokemisti ja tuleva presidentti Israelin Chaim Weizmann Menin luentokiertueelle Yhdysvaltain kerätä varoja tukeakseen juutalaisten siirtokunnat Palestiinassa. Mukaan New York Times, «Metropolitanissa oli kiire koko pykälää orkesterisyvennys viimeiselle riville galorki satoja ihmisiä seisoo käytävillä." Kirjeenvaihtaja korosti: "Einstein puhui saksaa, mutta innokkaita näkemään ja kuulemaan henkilö, joka täydensi tieteellinen käsite maailmankaikkeuden kanssa uuden teorian tilaa, aikaa ja liikettä, käytössä kaikki paikat hall. "
Menestyksestä huolimatta yleisön, tiedeyhteisö Suhteellisuusteoria saatiin vaivoin.
Vuodesta 1910-1921 progressiivinen ajattelevien kollegansa kymmenen kertaa ehdolla Einstein varten Nobelin fysiikan, mutta konservatiivinen aina Nobel-komitea kieltäytyi vedoten siihen, että suhteellisuusteoria ei ole vielä saanut riittävää kokeellista vahvistus.
Retken jälkeen, Eddington kaikki alkoi antamaan enemmän skandaali, ja vuonna 1921 vielä ole vakuuttunut valiokunnan jäsenet käyttivät tyylikäs ratkaisu - palkinto Einstein Award, ei maininnut Suhteellisuusteoria, nimittäin: "Sillä palveluja teoreettisen fysiikan ja erityisesti hänen löytö lain valosähköinen vaikutusta. "
Arjalainen fysiikka vastaan Einstein
Einsteinin suosio länsimaissa aiheutti kivulias reaktio kollegoiden Saksassa, jotka käytännössä jälkeen eristettyyn militantti manifesti 1914 ja tappion ensimmäisessä maailmansodassa. Vuonna 1921 Einstein oli ainoa saksalainen tiedemies, joka sai kutsun World Solvay Physics kongressi Bryssel (johon hän kuitenkin huomiotta hyväksi matka Yhdysvaltoihin jossa Weizmann).
Samalla huolimatta ideologisista eroista, jossa suurin osa isänmaallinen kollegoiden Einstein onnistui säilyttämään hyvät suhteet. Mutta äärioikeistolainen opiskelijoiden ja tutkijoiden, Einstein saavuttanut mainetta petturi joka kolkuttaa Saksan tieteen harhaan.
Yhden edustajan tämän siiven oli Philipp Lenard. Huolimatta siitä, että vuonna 1905 kokeellisen tutkimuksen elektroneja, jolloin valosähköinen ilmiö, Lenard sai Nobelin fysiikan, hän aina kärsi siitä, että sen osuus tiede ei tunnisteta riittävästi asteen.
Ensinnäkin, vuonna 1893, hän lainasi poistoputki kotitekoisia Roentgen, ja vuonna 1895, Roentgen huomasi, että poistoputket päästävät toistaiseksi tuntemattomia tieteen säteiltä. Leonard uskoo että aukko on ainakin pidettävä yhteinen, mutta kaikki kunnia löytö ja Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1901 tuli jokaiseen Roentgen. Lenard oli närkästynyt ja totesi, että on äiti-säteet, kun taas X-ray on vain kätilö. Tässä tapauksessa, ilmeisesti, että ratkaiseva kokeissa röntgenputken Lenard vielä ole käytetty.
Toiseksi Lenard oli paljon loukkaantunut brittifyysikko. Hän haastoi prioriteetti löytö elektronin Thomson ja syytti brittiläinen tiedemies, että hän viittaa virheellisesti työnsä. Lenard luotu malli atomin, jota voidaan pitää edeltäjä Rutherford malli, mutta se ei ollut merkitty oikein. Ei ole yllättävää, Leonard nimeltään Englanti kansakunnan itsekäs ja petollinen kauppiaiden ja saksalaiset, päinvastoin - kansakunnan sankareita ja jälkeen ensimmäisen maailmansodan, tarjoutunut järjestämään brittiläinen henkisen Continental saarto.
Kolmanneksi Einstein pystyi teoreettisesti selittämään valosähköilmiötä ja Lenard vuonna 1913, jo ennen kiista liittyvät sodan jopa suositteli häntä professorin. Mutta Nobelin hänen löytö lain valosähköilmiötä 1921 antoi yhden Einstein.
Alussa 20s yleensä olleet vaikeaa aikaa Lenard. Hän otti yhteen vasemmistolaisten ideoita innostuneesti opiskelijoiden ja oli julkisesti nöyryyttää kun murhan jälkeen juutalaisen liberaali politiikka alkuperää, ja Saksan ulkoministeri Walter Rathenau kieltäytyi kastamaan lippua hänen instituuttirakennuksen Heidelberg.
Säästönsä sijoitettu saamistodistuksiin hallituksen, poltettiin seurauksena inflaatio, ja vuonna 1922 vaikutuksilta aliravitsemus sodan aikana, kuolema hänen ainoa poikansa. Lenard tuli taipuvainen uskomaan, että ongelma Saksan (mukaan lukien Saksan Science) ovat seurausta juutalaisten salaliitto.
Läheinen Lenard tällä kertaa tuli Johannes Stark, Nobelin fysiikan vuonna 1919, on myös taipumus syyttää omia epäonnistumisia juonitteluun juutalaisten. Stark sodan jälkeen, toisin kuin liberaali fyysikkoseura järjesti konservatiivinen "saksalainen ammattilainen Community College opettajia", jolla yritti ohjata rahoitusta tutkimukselle ja nimityksestä tieteellisen ja opetustehtäviin, mutta ei Hän onnistui. Epäonnistuttuaan suojata jatko-opiskelija 1922, Stark sanoi, että ympäröivät ihailijoita Einstein ja erosi virkaan yliopiston professori.
Vuonna 1924, kuuden kuukauden kuluttua oluttupavallankaappaus vuonna Grossdeutsche Zeitung sanomalehti julkaisi artikkelin Lenard ja Stark, "Hitler ja henki tieteen." Kirjoittajat verrattuna Hitleriä tällaisia jättiläisiä tieteen Galileon, Keplerin Newton, ja Faradayn ( "Mitä onnellisuus, että nero lihassa elää keskuudessamme! "), ja kiitti myös arjalainen nero ja tuomitsi hänen hajottaen Juutalaisuus.
Mukaan Lenard ja Stark, tiede turmiollinen juutalaisten vaikutusvallasta ilmeni uusia alueita teoreettisen fysiikan - kvantti mekaniikka ja suhteellisuusteoria, vaativa hylkääminen vanhat ajatukset ja käyttää monimutkaista ja tuntemattomia matemaattisia laitteet.
Vanhemmalle sukupolvelle tutkijoiden, myös lahjakas kuin Leonard, se oli haaste, että vain harvat ovat voineet hyväksyä.
Lenard vastustivat "juutalainen", eli teoreettinen fysiikka "arjalainen", joka on kokeellista, ja vaati Saksan tiede on keskittynyt jälkimmäisen. Esipuheessa kirjan "Saksan fysiikka", hän kirjoitti: "Saksan fyysikko? - Kysy ihmisiltä. Voisin myös sanoa arjalaisen fysiikka, fysiikan pohjoismaalaiset ilmiantajien fysiikka, fysiikka, jotka perustivat tutkimuksen luonnontieteen. "
Jo pitkään, "arjalainen fysiikka" Lenard ja Stark pysyi marginaalisena, ja eri fysiikan alkuperä olivat mukana Saksa, teoreettisen ja kokeellisen tutkimuksen korkeimman tasolla.
Kaikki muuttui, kun vuonna 1933 tuli Saksan liittokansleri Adolf Hitler. Einstein, joka oli tuolloin Yhdysvalloissa, kieltäytyi Saksan kansalaisuuden ja jäsenyyden tiedeakatemian ja Academy puheenjohtaja Max Planck tyytyväinen päätökseen: "Vaikka syvä kuilu meidän poliittiset näkemykset, henkilökohtaiset ystävyys jää aina ennallaan," - hän vakuutti Einsteinin henkilökohtaisen kirjeenvaihto. Kuitenkin jotkut jäsenet Academy on ärsyttänyt se, että Einstein ei ollut aikaa mielenosoituksellisesti ei ole.
Pian Johannes Stark tuli presidentti Physical-Technical Institute ja Saksan tutkimussäätiö. Seuraavan vuoden aikana Saksassa on jättänyt neljännes fyysikot ja teoreettisen fysiikan puoli.