Ученый эйнштейн что открыл
Ученый эйнштейн что открыл
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.
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.
Ученый эйнштейн что открыл
Альберт Эйнштейн подарил миру самые революционные научные идеи XX века, включая знаменитую теорию относительности. Эйнштейн — всемирно признанный гений науки.
Альберт Эйнштейн родился в городе Ульме на юге Германии 14 марта 1879 г. Через год после его рождения семья Эйнштейн переехала в Мюнхен. Отец Эйнштейна вместе со своим братом владел маленькой фирмой, торгующей электротехникой, но в 1894 г. братья решили перевести свою фирму в маленький итальянский городок Павия близ Милана, надеясь, что там дела пойдут лучше. Отец и мать Альберта перебрались в Италию, но сам он ещё некоторое время продолжал учиться в одной из мюнхенских гимназий, оставшись на попечении родственников.
Ничто в детстве Альберта Эйнштейна не предвещало, что он станет научным гением. Он не говорил до 3 лет, а во время учёбы ненавидел строгую школьную дисциплину. Удовольствие ему доставляла лишь игра на скрипке. В 1895 г. Альберт переехал в Италию к отцу с матерью.
Образование Эйнштейн завершал в швейцарском городе Цюрихе. В 1896 г. он поступил в Высшее техническое училище — самое престижное высшее учебное заведение Швейцарии. Альберт выработал свою собственную систему обучения и. вместо того чтобы посещать лекции, самостоятельно изучал труды великих физиков. Из-за этого его недолюбливали профессора. В 1900 году Эйнштейн получил диплом преподавателя физики и математики, но долго не мог найти постоянное место работы — хотя бы школьного учителя. Наконец, в 1902 г. он был принят в бернское Федеральное бюро патентования изобретений на должность эксперта третьего класса.
Работа в бюро патентования не слишком увлекала Эйнштейна, однако она дала ему возможность поправить материальное положение и жениться на бывшей.
сокурснице Милеве Марич. Кроме того, у Альберта оставалось достаточно свободного времени, чтобы заниматься собственными научными разработками. Ничто, однако, не предвещало того, что случилось в 1905 г. Тогда Эйнштейн представил в ведущий немецкий научный журнал «Анналы физики» сразу несколько статей, каждая из которых стала поворотным моментом в истории науки. Одна из них была посвящена явлению, которое позднее получило название фотоэлектрического эффекта. В ней Эйнштейн излагал собственные представления о явлении, когда воздействие яркого света выбивает из атомов электроны, в результате чего вырабатывается небольшой электрический заряд. Тогда оставалось загадкой, почему этот эффект зависит только от цвета светового воздействия, а не от его интенсивности. Это казалось удивительным, так как предполагалось, что большие волны должны вызывать больший эффект.
Молодой Эйнштейн решил проблему, пойдя вопреки научным представлениям, выработанным за весь XIX век. Считалось, что свет распространяется в виде волн.
А Эйнштейн понял, что фотоэлектрический эффект можно легко объяснить, если рассматривать свет в виде частиц, так как частицы одного размера всегда вызывают одинаковый эффект. Частицы света позже были названы фотонами, и они действительно представляют собой крошечные частицы энергии. В 1900 г. немецкий физик Макс Планк обнаружил, что тепло излучается не равномерным потоком, а исходит порциями, которые он назвал квантами. Но именно Эйнштейн понял, что подобным образом распространяется всё электромагнитное излучение, и что порции энергии представляют собой частицы, как электроны и фотоны. Иными словами, порции энергии и крошечные частицы — это одно и то же.
Вторая статья, написанная Эйнштейном в 1905 г. была посвящена измерению размера молекул. Третья подробно объясняла броуновское движение — беспорядочное движение в воде крошечных частиц, например пылинок, которое можно увидеть под микроскопом.
Эйнштейн выдвинул предположение, что движение пылинок вызывается столкновениями с движущимися атомами, и представил математические расчёты, подтверждающие это. Это стало важным доказательством реальности атомов и молекул, что тогда всё ещё оспаривалось некоторыми учёными. Но главной работой Альберта Эйнштейна в 1905 г. оказалась специальная теория относительности.
Специальная теория относительности
В 1887 г. знаменитый эксперимент Альберта Майкельсона и Эдварда Морли показал, что свет всегда движется с одинаковой скоростью, независимо от способа измерения, Это разочаровало учёных, поскольку разрушало одну из теорий относительно световых волн.
Но у Эйнштейна на этот счёт было собственное мнение.
Обычно скорость измеряется по отношению к чему-то. Например, если тебе нужно определить скорость, с которой ты бежишь, то ты измеряешь её относительно земли под ногами, которая кажется неподвижной, однако вращается вместе с Землёй. Но свет движется с одинаковой скоростью вне зависимости от чего-то другого. И существует только одна его скорость.
Альберт Эйнштейн же рассуждал так. Скорость — это расстояние, проходимое за определённый отрезок времени. Если скорость света неизменна, то время и расстояние должны меняться. Это означало, что время и расстояние — понятия относительные и могут быть не постоянными. Это и называется специальной теорией относительности Эйнштейна.
Значимость этого утверждения Эйнштейна трудно переоценить. Оно перевернуло все прежние представления о пространстве и времени, расстоянии и скорости и заставило учёных взглянуть на них абсолютно по-новому. Насколько это оказалось важным, особенно стало понятно, когда астрономия, на вооружение которой пришли радиотелескопы, ещё больше раздвинула представления учёных о пространстве.
Правда, к событиям повседневной жизни специальная теория относительности Эйнштейна практически неприменима, но с объектами, передвигающимися со скоростью света, должны происходить удивительные вещи.
Эйнштейн показал, исходя из законов движения Ньютона, что для объектов, перемещающихся со скоростью света или около того, время, похоже, расширяется — оно растягивается и идёт медленнее, а расстояния — сокращаются. А сами объекты становятся тяжелее. Этот факт Эйнштейн и назвал относительностью.
Выдвинув специальную теорию относительности. Эйнштейн продолжал размышлять над проблемой. Он уже показал, что, как только скорость движения объекта приближается к скорости света, масса этого объекта увеличивается. Чтобы «набрать» эту дополнительную массу не снижая скорости, потребовалась бы дополнительная энергия. Любое другое изменение означало бы изменение скорости света, чего, согласно представленным Эйнштейном доказательствам, произойти не может.
При разработке общей теории относительности Эйнштейн образно представил луч света, пронизывающий падающий лифт. Луч доходит до дальней стенки лифта немного выше, по сравнению с передней, потому что лифт снижается по мере того, как луч пересекает его, и луч света немного изгибается вверх. Исходя из специальной теории относительности. Эйнштейн предположил, что на самом деле луч не изгибается, а это только кажется так, потому что пространство и время искажено силой, которая тянет лифт вниз.
Благодаря такому предположению, Эйнштейн построил великую научную теорию. Когда Ньютон вывел закон всемирного тяготения, он смог показать только математическую реальность — то, что объекты определённой массы ускоряются при определённой, предсказуемой скорости. Но он не показал, как это работает. Наглядно это удалось сделать Эйнштейну. Учёный показал, что сила тяжести — это всего лишь искажение в пространстве и времени. Масса создаёт эффект, известный как сила тяжести, путём искажения пространства и времени вокруг неё.
И чем больше масса, тем больше искажение. Это означает, что планеты вращаются вокруг Солнца не потому, что на них воздействует какая-то загадочная сила, а просто потому, что пространство и время вокруг Солнца искажены, и планеты вращаются вокруг него, как мяч внутри воронки.
Теории Эйнштейна доказывают, что путешествия в космосе невозможны на большей скорости, чем скорость света. Но писатели-фантасты предполагают, что космические корабли будущего смогут «побить» рекорд скорости света, путём растягивания времени и пространства с помощью воображаемых «гиперпространственных» двигателей.
Эйнштейн оказался прав
Когда в 1915 г. Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, многие не очень поняли его доказательства. Были и такие, кто счёл их абсурдной выдумкой. Был ли способ доказать утверждения Эйнштейна на практике? Сам он предложил для доказательства своей теории такой путь.
Астрономы должны были зафиксировать небольшой сдвиг в истинном положении отдалённой звезды при прохождении перед ней относительно наблюдателя нашего Солнца. Такой сдвиг показал бы, что лучи света от звезды оказались изогнутыми из-за искажения пространства и времени вблизи Солнца. Поэтому в мае 1919 г. специальные экспедиции отправились в Гвинею и Бразилию, чтобы наблюдать солнечное затмение — это единственное время, когда звёзды можно видеть вблизи Солнца. Возглавлявший эти экспедиции английский астрофизик Артур Эддингтон был убеждённым сторонником столь сложных для понимания теорий Эйнштейна. Однажды учёный Людвиг Сильверстайн сказал ему: «Вы, должно быть, один из тех трёх людей на Земле, кто понимает общую теорию относительности», имея в виду Эйнштейна, себя и Эддингтона. На что Эддингтон ответил ему: «Интересно, а кто же третий?»
Во время затмения астрономам действительно удалось сделать снимки звезды, на которых было показано, как она видимо сдвинулась относительно Солнца — почти так, как предсказал Эйнштейн. Результаты наблюдений были опубликованы во всём мире, и вскоре Эйнштейн оказался самым знаменитым из учёных. Знаменитым был теперь даже его внешний облик — непослушные взъерошенные волосы и опущенные книзу усы.
Сам Эйнштейн был очень удивлён таким вниманием к своей персоне, но оно не мешало ему продолжать работу.
Эйнштейну хотелось найти способ объединить природу электромагнетизма и силы тяжести в одну большую теорию, которая смогла бы объяснить, как работает абсолютно всё — от звёздных галактик до самых маленьких субатомных частиц. До конца своей жизни учёный продолжал трудиться над такой «унифицированной теорией».
По иронии судьбы Эйнштейн стоял у истоков начала квантовой теории, имевшей такое же научное значение, как и теория относительности. Она предполагает, что на субатомном уровне нужно оперировать понятиями порций или квантов энергии. Она доказывает также, что частицы и волны взаимозаменяемы: каждая частица может вести себя как волна, а каждая волна — как частица. Помимо всего квантовая теория показывает, что исследователи не могут точно определить, где находится частица, а только предсказать её возможное местоположение. Поэтому рано или поздно частица может оказаться в неожиданном месте.
Бог не играет в кости
И хотя именно благодаря идеям Эйнштейна относительно взаимоотношений света и атомов квантовая теория получила развитие, сам он её не принимал. Это было не только потому, что, как оказалось. Вселенная подчинялась не одному своду законов, а двум: один — для субатомного мира, а другой — для всего остального. Альберт Эйнштейн отвергал саму неустойчивую природу квантовой теории в целом.
Теории относительности Эйнштейна могли показаться экстраординарными, но они всегда исходили из предположения, что Вселенная ведёт себя определённым образом. Он просто не мог допустить мысль, что Вселенная управляется вероятностью. «Бог не играет в кости» — эту знаменитую фразу Эйнштейна часто цитируют. На самом деле он сказал так: «Кажется сложным заглянуть в карты Бога. Но в то, что он играет в кости и использует «телепатические» методы. я не поверю ни на минуту». Попытки Эйнштейна опровергнуть квантовую теорию всё больше казались учёным ошибочными, однако на деле они привели к главным доказательствам того, что. квантовые эффекты реальны.
Альберт Эйнштейн. Биография и открытия Альберта Эйнштейна
Чтобы понять общую теорию относительности Эйнштейна, представь себе резиновую «простыню». Тяжёлый объект, такой как Солнце (A), делает в ней вмятину. Эта вмятина образно показывает, как сила тяжести искажает пространство и время. Затем сила тяжести действует следующим образом. Любое медленно движущееся тело, проходящее поблизости (например, Земля или другая планета) скатываются в углубление, созданное (A), и двигаются по пути (B) внутри него. Тела, двигающиеся быстрее, будут следовать по более открытой траектории вокруг A, тогда как луч света (C), проходящий на большом отдалении и движущийся намного быстрее, искривится довольно незначительно.