какое открытие сделал эйнштейн
Какое открытие сделал эйнштейн
Эйнштейн разработал частную и общую теории относительности, являясь автором основополагающих трудов по квантовой теории света. Именно Альберт Эйнштейн ввел понятие «фотон», разработал и обосновал законы фотоэффекта, основной закон фотохимии, предсказал индуцированное излучение. Альберт Эйнштейн развил статистическую теорию броуновского движения, заложил основы теории флуктуации, создал квантовую статистику Бозе-Эйнштейна.
В 1905 году случился переворот в мире науки, произошло величайшее открытие. Молодой неизвестный ученый, работающий в бюро патентов в швейцарском городе Берн, сформулировал революционную теорию.
Эйнштейн однажды сказал, что все теории нужно объяснять детям. Если они не поймут объяснения, то значит теория бессмысленна. Будучи ребенком, Эйнштейн однажды прочитал детскую книжку об электричестве, тогда оно только появлялось, и простой телеграф казался чудом. Эта книжка была написана неким Бернштейном, в ней он предлагал читателю представить себя едущим внутри провода вместе с сигналом. Можно сказать, что тогда в голове Эйнштейна и зародилась его революционная теория.
В юношестве, вдохновленный своим впечатлением от той книги, Эйнштейн представлял себе, как он двигается вместе с лучом света. Он обдумывал эту мысль 10 лет, включая в размышления понятие света, времени и пространства.
Он осознал, что теория Ньютона, согласно которой время и пространство неизменны, была неправильной, если ее применить к скорости света. С этого и началась формулировка того, что он назвал теорией относительности.
В мире, который описывал Ньютон, время и пространство были отделены друг от друга: когда на Земле 10 часов утра, то такое же время было и на Венере, и на Юпитере, и по всей Вселенной. Время было тем, что никогда не отклонялось и не останавливалось. Но Эйнштейн по-другому воспринимал время.
Время – это река, которая извивается вокруг звезд, замедляясь и ускоряясь. А если пространство и время могут изменяться, то меняются и наши представления об атомах, телах и вообще о Вселенной!
Эйнштейн демонстрировал свою теорию с помощью так называемых мыслительных экспериментов. Самый известный из них – это «парадокс близнецов». Итак, у нас есть двое близнецов, один из которых улетает в космос на ракете. Так как она летит почти со скоростью света, время внутри нее замедляется. После возвращения этого близнеца на Землю оказывается, что он моложе того, кто остался на планете. Итак, время в разных частях Вселенной идет по-разному. Это зависит от скорости: чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас идет время.
Этот эксперимент в какой-то степени проводится с космонавтами на орбите. Если человек находится в открытом космосе, то время для него идет медленней. На космической станции время идет медленней. Этот феномен затрагивает и спутники. Возьмем, например, спутники GPS: они показывают ваше положение на планете с точностью до нескольких метров. Спутники движутся вокруг Земли со скоростью 29000 км/ч, поэтому к ним применимы постулаты теории относительности. Это нужно учитывать, ведь если в космосе часы идут медленнее, то синхронизация с земным временем собьется и система GPS не будет работать.
Через несколько месяцев после опубликования теории относительности Эйнштейн сделал следующее великое открытие: самое известное уравнение всех времен.
Эта формула показывала и на то, что в маленьком предмете может быть заключена огромная энергия. Представьте себе, что вам бросают бейсбольный мяч и вы его ловите. Чем сильнее его бросят, тем большей энергией он будет обладать.
Теперь что касается состояния покоя. Когда Эйнштейн выводил свои формулы, он обнаружил, что даже в состоянии покоя тело обладает энергией. Посчитав это значение по формуле, вы увидите, что энергия поистине огромна.
Открытие Эйнштейна было огромным научным скачком. Это был первый взор на мощь атома. Не успели ученые полностью осознать это открытие, как случилось следующее, которое вновь повергло всех в шок.
Какое открытие сделал эйнштейн
Если вы всегда мечтали разобраться в физике, уловить смысл знаменитой формулы Эйнштейна E=mc² и понять самые странные законы Вселенной, то теперь у вас есть такая возможность. В нашей новой книге вы найдете простые объяснения важнейших научных теорий о времени и пространстве, гравитации и скорости света, массе и энергии. Готовьтесь к тому, что ваше представление о мироустройстве изменится раз и навсегда. А сейчас — несколько занимательных отрывков.
Эластичность времени и пространства на практике
Для движущегося объекта время замедляется, а пространство сжимается (однако этот эффект будет заметен только при очень большой скорости). К такому интересному теоретическому выводу пришел Эйнштейн еще в начале XX века.
Эта теория была проверена на практике во второй половине 1990-х годов с помощью синхротрона в Брукхейвенской национальной лаборатории. Ученые создали устройство, которое генерировало пучок мюонов, движущийся по кольцу диаметром 14 метров со скоростью, составляющей 99,94% от скорости света. Мюоны — это частицы, во многом идентичные электронам, только более тяжелые. Живут они всего 2,2 микросекунды.
При такой продолжительности жизни мюоны, двигаясь по кругу, должны успевать сделать 15 оборотов до своего распада. В действительности они делали более 400 оборотов, что означает увеличение продолжительности жизни в 29 раз — до 60 микросекунд. Это факт, установленный в ходе эксперимента.
Тот самый синхротрон. Источник
Разумеется, в конце 90-х годов ХХ столетия теория Эйнштейна уже получила всеобщее признание. Ученых интересовали другие свойства мюонов, и увеличение продолжительности их жизни оказалось просто бонусом, позволившим наблюдать за мюонами в 29 раз дольше.
Итак, мы должны сделать вывод об эластичности времени, поскольку об этом говорят результаты эксперимента. Скорость течения времени меняется от человека к человеку (или от мюона к мюону) в зависимости от скорости их движения.
Но мы кое-что упустили (как будто нам мало странного поведения времени). Вернемся к мюонам, быстро движущимся в ускорителе. Давайте разместим в кольце небольшую финишную черту и подсчитаем, сколько раз мюоны пересекут ее, прежде чем погибнуть. С точки зрения стороннего наблюдателя они пересекут ее 400 раз. А с точки зрения движущегося мюона? Тоже 400, в противном случае все это было бы полной бессмыслицей.
Проблема в том, что если бы мы двигались вместе с мюонами, то, согласно нашим наблюдениям, их жизнь составляла бы всего 2,2 микросекунды. Тем не менее за этот короткий срок мюоны должны успеть сделать более 400 оборотов в ускорителе. Так что же происходит? 400 оборотов за 2,2 микросекунды кажутся совершенно невозможными.
К счастью, из этой ситуации есть выход: можно представить, что в восприятии мюона кольцо становится меньше. Чтобы быть полностью последовательными, длина кольца, которую определили вы с мюоном, должна уменьшиться ровно настолько, насколько, с точки зрения стороннего наблюдателя, увеличилась продолжительность жизни мюона.
Получается, что изменчиво не только время, но и пространство! Как и замедление времени, это реальный эффект, а не иллюзия.
Как Эйнштейн нас спасет
Открытие, что течение времени может замедляться, а расстояние — сжиматься, выглядит достаточно странным даже по отношению к субатомным частицам, но рассуждения Эйнштейна применимы в равной мере и к объектам размером с человека.
Однажды нам даже, быть может, придется положиться на это необычное явление ради выживания. Представьте себе жизнь на Земле в далеком будущем. Через несколько миллиардов лет Солнце уже не только не будет стабильным источником света, поддерживающим жизнь на нашей планете, но и превратится в непредсказуемого клокочущего монстра, который может поглотить Землю в своей агонии.
Если человечество не погибнет гораздо раньше по иной причине, ему придется покинуть дом предков и искать счастья среди звезд. Млечный Путь, наш местный спиральный остров в космосе, состоит из сотни миллиардов звезд и имеет 100 тысяч световых лет в диаметре. Это означает, что свету требуется 100 тысяч лет, чтобы пересечь галактику, — с точки зрения наблюдателя на Земле.
Может показаться, что распространение человечества в пределах Млечного Пути всегда будет ограничено лишь крошечной частью звезд, расположенных неподалеку (по астрономическим масштабам) от нашего дома, так как вряд ли можно ожидать путешествия в удаленные уголки галактики, куда сам свет добирается только за 100 тысяч лет. Но нас спасет Эйнштейн.
Возможно, когда-нибудь люди долетят до другой галактики. Источник
Если бы мы могли построить космический корабль, который бы развивал скорость, близкую к скорости света, то расстояние до звезд сократилось бы, причем тем сильнее, чем ближе скорость корабля будет к скорости света. Если мы достигнем скорости в 99,99999999% от скорости света, то сможем пролететь весь Млечный Путь и даже путь до ближайшей галактики (туманности Андромеды, находящейся почти в 3 миллионах световых лет от нас) за каких-то 50 лет.
Правда, это очень сложная задача, особенно с точки зрения мощности двигателей корабля, необходимой для такого разгона, но главное в том, что искривление пространства и времени позволяет путешествовать в отдаленные части Вселенной за реально воспринимаемое время.
Если бы вы входили в состав первой экспедиции к туманности Андромеды, до которой добрались бы за 50 лет, то ваши дети, рожденные в космосе, могли бы захотеть вернуться в мир своих родителей, чтобы взглянуть на Землю собственными глазами. Если бы вы развернули корабль и вернулись за 50 лет на околоземную орбиту, вся продолжительность экспедиции составила бы 100 лет. Но за это время для обитателей Земли прошло бы шокирующих 6 миллионов лет. Эйнштейн открыл нам глаза на очень странный и удивительный мир.
Масса и энергия
Эйнштейн заложил фундамент, на котором зиждется вся современная физика. Источник
Как видим, энергия, связанная с определенной массой, рассчитывается по формуле, один из элементов которой представляет собой квадрат скорости света. Так как скорость света огромна, нет ничего удивительного в том, что даже в достаточно малой массе заключена невероятно большая энергия. Если бы мы нашли способ получить прямой доступ к ней, то какие же огромные запасы энергии были бы у нас в буквальном смысле под ногами!
Нам достаточно было бы разрушать всего один микрограмм вещества каждую секунду, чтобы обеспечить электроэнергией целый город. В одном столетии 3 миллиарда секунд, значит, нам понадобилось бы три килограмма вещества для того, чтобы питать город электроэнергией на протяжении сотни лет. Одно можно сказать совершенно точно: масштаб энергетического потенциала, который заключен в материи, отличается от всего того, к чему мы привыкли, и способность высвобождать эту энергию позволила бы нам решить все энергетические проблемы планеты.
Больше захватывающих идей вы найдете в книге «Почему E = mc ²? ».
Эйнштейн: биография, личная жизнь, достижения в науке
Эйнштейн: биография ученого: Pixabay
Кем был Эйнштейн? Автор восьми теорий, он, по сути, создал современную физику. За свою жизнь ученый написал 450 научных, публицистических и философских трудов, которые до сих пор не утратили актуальности. Итак, Эйнштейн, биография и достижения которого определили развитие физики на годы вперед, — предмет нашей статьи.
Биография Эйнштейна: детство, образование
Будущий ученый появился на свет в городке Ульм, который находится на землях Королевства Вюртемберг. Когда родился Эйнштейн? Случилось это в 1879 году, не слишком погожим днем — 14 марта.
Кто родители Альберта? Итак:
Узнайте, как сформировалось мировоззрение будущего талантливого ученого:
Детство
Родина Эйнштейна была захолустьем. Потому, едва мальчику исполнилось немного более года (1880), семья переехала в Мюнхен. В этом богатом городе отец основал фирму, которая торговала электрооборудованием. Помогал вести дела Герману его родной брат Якоб.
С шести лет мальчик по желанию мамы осваивал скрипку. С этим инструментом Альберт Эйнштейн, краткая биография которого приведена здесь, не расставался всю жизнь.
Юный Эйнштейн образование свое начал в католической школе, в которую его определили родители. Вплоть до 12 лет он был чрезвычайно религиозным. Позднее взгляды Альберта изменились — мальчик стал убежденным материалистом.
Образование продолжилась в гимназии. Здесь мальчик:
Эйнштейн в детстве: Wikipedia
Отец Альберта с братом Якобом потеряли доходы в Мюнхене и в 1894 году решили перебраться в Италию. Фирму перенесли в Павию (под Миланом). Альберт остался в Германии, чтобы окончить гимназию. Однако аттестат он так и не получил и в 1895 уехал к семье.
Эйнштейн: юность
Документ о среднем образовании Альберт Эйнштейн все же вынужден был получить после провала, случившегося в 1895 году на вступительных экзаменах в Политехникум Цюриха. Юноша продемонстрировал:
Аттестат Эйнштейну выдали в Швейцарии (город Арау). Он окончил выпускной класс и всерьез заинтересовался физикой. Политехникум открыл двери перед Альбертом в 1896-м. Юношу приняли на педагогический факультет. Тогда же он отказался от германского подданства.
Альберт Эйнштейн, открытия которому еще только предстояло сделать, оканчивает Политехникум в 1900 году. Несмотря на скромные оценки, полученные на выпускных экзаменах, таланты юноши у многих преподавателей вызывали восторг. Тем не менее никто из них не помог Альберту устроиться в жизни. Ему пришлось забыть на время о научной деятельности.
Эйнштейн в молодости: Wikipedia
Альберт Эйнштейн: открытия и достижения в науке
Получив диплом Политехникума, Эйнштейн, биография которого знавала немало трудных моментов, остается фактически без средств к существованию. Он:
В июле 1902 года Эйнштейна принимают в Бернское патентное бюро. Здесь он в качестве эксперта трудится до 1909-го.
Вплоть до 1905 года мало кто знал, кто такой Альберт Эйнштейн. Пытаясь пробиться, он писал аннотации на чужие статьи, которые публиковались в немецком издании «Анналы физики». Приобретенный авторитет позволил молодому ученому издать там и свои статьи. Они и заложили фундамент новой теоретической физики.
Вот что сделал Эйнштейн для науки:
Специальная теория относительности
В 1907 году теоретик разработал постулаты, объяснявшие связь, которая существует между массой и энергией. Их всего два:
Все это укладывалось в элегантную формулу: E = mc².
Квантовая теория фотоэффекта
Эйнштейн вывел тезис, который подтверждал, что свет распространяется дискретно, то есть определенными частицами или порциями. Причем он же предположил, что дискретным является:
Частицы света впоследствии начали именовать квантами.
Статистико-математическая модель броуновского движения
Броуновским движением называют хаотическое перемещение частиц. Описал это явление Роберт Броун в 1827 году. Модель была создана Эйнштейном под влиянием молекулярной теории. Она позволяла сделать следующее:
Данная работа была засчитана Эйнштейну как диссертация. В 1905 году он стал доктором философии в Политехникуме.
Общая теория относительности
Эта теория базируется на простой идее, гласящей, что тяготение — это сила, носителем которой следует считать пространство-время.
В 1915 году Эйнштейн вывел принцип эквивалентности, базирующийся на неевклидовой геометрии и четырех измерениях. Он гласил, что гравитация — проявление всех свойств неевклидового пространства. Также Эйнштейн позволил себе присвоить четырехмерному пространству-времени ряд физических атрибутов.
Общая теория относительности помогает объяснить феномен искривления пространства-времени наличием в нем материи. При этом ученый указал, что на силу искривления влияет мощность энергии, хранимой материей.
Кроме того, физик разработал ряд других теорий:
Альберт Эйнштейн: факты, личная жизнь, последние годы
Эйнштейн за свою жизнь неоднократно менял работу и место жительства. Так он:
Многолетние исследования Эйнштейна мировое сообщество оценивает по достоинству только в 1921 году. В этот год физик получает Нобелевскую премию. Вручают ее в 1922-м, но не за теорию относительности, а за доказанную уже опытами теорию фотоэффекта.
Жизнь в Германии становится невозможной после прихода к власти в 1932 году нацистов. Эйнштейн, еврей по национальности, уезжает в США. Его труды на родине называют лженаучными, а за голову физика назначают денежное вознаграждение.
В Америке ученый работает в Принстонском университете. В 1940 году он становится гражданином США.
Личная жизнь физика была не менее насыщенной, чем научная:
Мария Винтелер
Первой девушкой, покорившей сердце Альберта, стала Мария Винтелер. Познакомились они, когда юноша учился в Политехникуме. Роман этот был пылким, но не слишком долгим: Альберт к избраннице охладел, и свадьба не состоялась.
Милева Марич
Серьезные отношения сложились с коллегой Милевой Марич, брак зарегистрировали 6 января 1903 года. У четы появилась дочь Лизерль. Она скончалась от скарлатины, не дожив до года. Позднее родились два сына — Ганс Альберт и Эдуард.
Развод произошел в 1919 году. Почему — неизвестно: одни источники винят ревнивый нрав супруги, другие намекают на ее неверность.
Эйнштейн с женой Милевой: Wikipedia
Эльза
Второй брак физик заключил через несколько месяцев после развода. Избранницу звали Эльзой. Она была кузиной Эйнштейна (причем как по маминой, так и по отцовой линии). Ее двух девочек ученый удочерил.
Брак продлился до смерти Эльзы в 1936 году. Овдовевший Эйнштейн жил тихо в своем доме в Принстоне, деля его с сестрой Майей, падчерицей Марго, котом и собакой.
К концу 1954 года самочувствие физика ухудшилось. В начале следующего, 1955-го, он составил завещание и уведомил друзей о завершении своей миссии на Земле. До последних дней ученый сохранял ясность ума и чувство юмора.
Эйнштейн: биография: Wikipedia
Эйнштейн, биография которого описана в статье, оставил после себя огромное наследство, бесценное с научной точки зрения. Именно его гений поднял теоретическую физику на невиданные доселе высоты.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Альберт Эйнштейн: физик-теоретик, изменивший мир
Детство Эйнштейна
Будущий учёный родился в 1879 году в Германии. Отец Альберта был владельцем небольшой фирмы, занимавшейся продажей электрооборудования.
Герман Эйнштейн в 1885 году отправил своего сына в мюнхенскую католическую начальную школу. Читая научно-популярную литературу, в подростковом возрасте Альберт от состояния крайней религиозности перешёл к скепсису. Эйнштейн говорил о том, что религию часто использует государство в своих собственных целях. Недоверие к любым утверждениям останется с Альбертом до конца жизни, и эта черта поможет ему в научных открытиях.
Однако Эйнштейн верил в бога или творца. Учёный всегда выступал «за его существование». Альберт чувствовал, что наука, по сути своей, ведёт к познанию «религиозного ощущения мира». И пусть для него бог был безликим персонажем, Эйнштейн был уверен, что невероятная симметрия Вселенной не может быть «случайным» событием. В своём письме к Максу Борну он писал: «Теория (относительности) многое объясняет, но никак не приближает нас к секрету СТАРИКА. Я убежден, что Он не бросал игральные кости».
Ходит легенда о том, что Эйнштейн как-то провалил экзамен по математике. Но на самом деле ничего подобного никогда не происходило. Эйнштейн даже лично говорил об этом: «Я никогда не проваливал экзаменов по математике. Еще в 14 лет я успешно освоил расчет дифференциальных уравнений и интегралов».
Эйнштейн в молодости. Источник: wikipedia.org
Окончив школу в Мюнхене, Альберт вместе с семьёй переехал в Италию, а позже, желая продолжить обучение, отправился в Швейцарию. Сначала будущий гений окончил школу в Арау. Позже Эйнштейн поступил в Высшее техническое училище, находившееся в Цюрихе. После окончания этого учебного заведения Альберт не мог получить работу преподавателя в академии, из-за чего долгое время проработал в «Швейцарском патентном офисе». Спустя несколько лет научные работы молодого ассистента потрясли весь мир.
Нобелевская премия
Эйнштейн некоторое время страдал от голода из-за отсутствия стабильного заработка. Но затем он смог устроиться в Бюро патентов, где начал получать деньги. В это же время Эйнштейн сотрудничал с популярным научным журналом «Анналы физики». Также Альберт женился на Милеве Марич.
Взаимоотношения Альберта с женским полом всегда были «на высоте», этот факт подтвердился после публикации личных писем физика в 2006 году. Эйнштейн написал их во время второго брака со своей кузиной. Имён всех его любовниц нам не найти, так как Эйнштейн, обращаясь к ним, часто использовал вместо имён инициалы либо символы.
Однако достоверно известно, что во время второго брака у него было, по меньшей мере, шесть крупных романов, лёгкая интрига с секретаршей и любовные отношения со светской львицей Этель Мичановски. Последняя, к слову, настолько агрессивно преследовала физика, что Альберту пришлось от неё скрываться. Ко всему прочему, в письмах Эйнштейна были найдены записи, где он признавался, что неравнодушен к своей падчерице.
Стоит также заметить его нетривиальный подход к сглаживанию проблем: свой первый брак Эйнштейн завершил разводом по обоюдному желанию, пообещав своей первой супруге серьёзную сумму денег, которой у него на тот момент просто не было. Вернуть деньги бывшей супруге Эйнштейн хотел благодаря гонорару, который выдаётся за получение Нобелевской премии.
В 1905 году Эйнштейн опубликовал свои наиболее важные научные труды. В них речь шла о квантовой теории, броуновском движении и специальной теории относительности, которая смогла соединить Принцип относительности Галилея и постоянство скорости света. Эйнштейн стал первым учёным, который ввёл в физику формулу соотношения между массой и энергией, сформулированной так: Е=mc (2). 1905 год вошёл в историю науки как «Год чудес» именно благодаря триумфальным открытиям Альберта Эйнштейна.
После «Года чудес» дела Эйнштейна пошли в гору. Он получил должность профессора физики и преподавал в крупных высших учебных заведениях в Цюрихе, Праге и Берлине. А в 1922 году Эйнштейну вручили Нобелевскую премию по физике за его теоретические труды и открытие законов фотоэффекта.
Физик-пацифист
Ещё во время Первой мировой войны Эйнштейн начал поднимать вопросы гуманизма и обесценивания человеческой жизни. Учёный подписал манифест профессоров-пацифистов о прекращении военных действий.
Интерес к проблеме гуманизма особенно обострился у Эйнштейна после 1933 года, когда нацисты пришли к власти в Германии. Физик был вынужден покинуть родную страну. Эйнштейн отправился в США, где ему дали должность профессора в Принстонском институте высших исследований. В Третьем рейхе научные труды Эйнштейна запретили.
Альберт Эйнштейн. Источник: wikipedia.org
Это письмо до сих пор считают стартом «Манхэттенского проекта» — программы, во время которой были созданы атомные бомбы, сброшенные в 1945 году на Японию. Но в 1940-м ФБР заподозрили Эйнштейна в связях с коммунистическими группами США и не позволили ему принимать дальнейшее участие в секретных правительственных разработках.
В 1952 году премьер-министр Израиля Давид Бен-Гурион предложил Альберту Эйнштейну должность президента страны. Это произошло сразу после смерти Хаима Вейзманна, который управлял страной. Предложение стать главой Израиля Альберта несказанно тронуло, но он наотрез отказался.
Эйнштейн умер в 1955 году. Уже более ста лет открытия и достижения Альберта вызывают интерес как у деятелей науки, так и у простых любителей физики. В 1999 году журнал «Time» назвал Эйнштейна человеком столетия.