Kaip Albertas Einšteinas kovojo už Europos pasaulio ir teorinės fizikos

Tuo dvidešimtojo amžiaus fizikos pradžioje buvo milžiniškas atradimų, iš kurių kai kurie priklausė Albert Einstein, bendrojo reliatyvumo teorijos kūrėjas.

Mokslininkai yra ant visiškai naujas požiūris į visatą, kurioje reikalaujama iš jų ribos intelektinės drąsos, pasiruošę pasinerti į teoriją ir įgūdžių spręsti sudėtingas matematinis aparatas. Skambinkite jis gavo ne visi, ir, kaip tai atsitinka, dėl mokslinės diskusijos iškaltas politinius nesutarimus sukelia pirmas I pasaulinio karo, Tada - atėjimo į valdžią Hitlerį Vokietijoje. Einšteinas ir iš karto pasirodė pagrindinis veikėjas, aplink kurią sumušė ietį.

Einšteinas prieš visus

Pirmasis pasaulinis karas lydėjo patriotinio pakilimo Tarp Šalių gyventojų, įskaitant mokslininkų.

Vokietijoje 1914 metais, 93 mokslininkai ir menininkai, įskaitant Makso Planko bei Fritz Haber Wilhelm rentgeno paskelbė manifestą, išreiškia visišką paramą vyriausybei ir karo, kurioje jis veda: "Mes, Vokietijos mokslo ir meno atstovai, deklaruoti visas kultūros pasaulis protestas prieš melą ir šmeižtas, kurio mūsų priešai bando užteršti teisės dalykas Vokietijoje skyrė jai sunki kova už egzistavimas.

<...> Be Vokietijos militarizmo vokiečių kultūra būtų buvę sunaikinti seniai užuomazgų. Vokietijos militarizmą yra Vokietijos kultūros darinys, ir jis gimė šalyje, kuri, kaip jokia kita šalis pasaulyje veikiamos į šimtmečius, apiplėšimui reidus. "

Tačiau radau vokiečių mokslininkas, kuris stipriai pasisakė prieš tokias idėjas. Albertas Einšteinas paskelbta 1915 grįžimas manifestas "europiečiai": "Niekada anksčiau, nes karas nebuvo pažeistos kultūrų sąveiką. <...> europiečių pareiga kurie turi išsilavinimą ir gera valia - ne sau leisti Europoje ". Tačiau ši apeliacija, išskyrus Einšteinas pasirašė tik trys žmonės.

Vokiečių mokslininkas Einšteinas tapo visai neseniai, nors gimė Vokietijoje. Mokykla ir universitetas baigė Šveicarijoje, ir tada beveik dešimt metų, įvairūs Europos universitetai atsisakė jam priėmimą į darbą. Tai buvo iš dalies dėl to, kaip Einšteinas pasuko apsvarstyti jo kandidatūrą.

Taigi, laiške Paul Drude, elektronų teorijos metalų kūrėjas, jis pirmą kartą nurodė dvi klaidas savo teoriją, ir tik tada paprašė priimti į darbą.

Kaip rezultatas, Einšteinas turėjo įsikurti Šveicarijos patentų biure Berne, ir tik ne iš 1909 m pabaigoje, jis galėjo gauti į Ciuricho universiteto poziciją. Ir jau 1913 metais, pats su būsima Nobelio premijos laureatas chemijos Walther Nersto asmeniškai atvyko į Ciuricho į Makso Planko įtikinti Einstein imtis Vokietijos pilietybę, perkelti į Berlyną ir tapti Prūsijos mokslų akademijos ir instituto direktoriaus narys Fizika.

Darbas buvo už Einšteinas patentų biure nuostabiai produktyvus moksliniu požiūriu. "Kai kas nors vaikščiojo, aš brolijos savo užrašus į stalčių ir apsimetė, kad užsiima patentų darbą", - priminė jis. 1905 išvyko į istoriją kaip mokslas Annus mirabilis"Annus mirabilis".

Šiemet žurnale Annalen der Physik buvo keturi straipsniai Einšteinas, kurioje jis galėjo teoriškai apibūdinti Brauno judėjimas paaiškino naudojant Planko idėją šviesos kvantų, fotoefektas, ar elektronų emisija iš metalo efekto, kai apšvitinti su šviesos (tuo, kad J. eksperimentas. J.. "Thomson atrado elektroną), ir padaryti lemiamą indėlį į specialią reliatyvumo teorijos sukūrimo.

Nuostabi sutapimas: reliatyvumo teorija atsirado beveik vienu metu su Kvantinė teorija, ir kaip staiga ir negrįžtamai pakeitė fizikos pamatus.

XIX amžiuje buvo įsitvirtino bangų pobūdį šviesos, ir mokslininkai domisi medžiagos, kurioje bangos sklinda struktūrą.

Nepaisant to, kad niekas dar nematė orą (vadinamasis ši medžiaga) tiesiogiai, be jokios abejonės, kad jis egzistuoja ir persmelkia visą neiškilo Visata: buvo aišku, kad banga turėtų būti pratęstas tam tikru elastinga terpę, panašus į ratą iš akmens mesti į vandenį: vandens paviršiaus ties paplitimo akmens taško pradeda virpėti, ir kaip ji yra elastinga, vibracija yra perduodami į kaimyninę taško iš jų - į kaimynines ir pan. Fizinių objektų, kurie negali būti vertinamas kartu su turimų priemonių pagalba, po atomų ir elektronų atradimas egzistavimas, taip pat yra nenuostabu.

Vienas paprastas klausimai, klasikinė fizika negalėjo rasti atsakymo, buvo: domisi, ar oro juda kūnus į jį? Iki XIX amžiaus pabaigoje kai kurie eksperimentai aiškiai parodė, kad eteris yra visiškai mėgstu judančių organų, ir kitus, ir ne mažiau kaip įtikinamai - tai domina tik iš dalies.

Apskritimai vandens - vienas pavyzdys į elastiniu terpėje banga. Jei nėra juda kūno vykdo esteris, šviesos, palyginti su kūno greitis bus susideda iš šviesos, palyginti su eteriu greičiu ir labiausiai greičiu kūno. Jei jis visiškai vykdo esterio (kaip tai atsitinka, kai juda klampus skystis), šviesos greičiu palyginti su kūno yra lygus šviesos, palyginti su eteriu greičiu, o ne priklauso nuo greičio, organas.

Prancūzų fizikas Luisas Fizeau 1851 metais parodė, kad iš dalies esteris domina judančio vandens srove. Be eksperimentų serijos 1880-1887 American Albertas Michelsona ir Edvardo Morley, viena vertus, patvirtina su didesnio tikslumo Fizeau sudarymo ir kitas - mes nustatėme, kad Žemė sukasi aplink Saulę, visiškai vykdo eterį kartu, tai yra šviesos greitis pasaulyje priklauso ne nuo to, kaip ją juda.

Norėdami nustatyti, kaip žemės juda santykiniai į eterį, Michelsona ir Morley sukonstravo specialų prietaisą, baseinas interferometru (žr. žemiau schema). Šviesa iš šaltinio patenka ant pusskaidrėje plokštės, yra iš dalies atsispindi nuo veidrodžio 1 ir iš dalies pereina į veidrodį 2 (veidrodis būtų nutolę vienodu atstumu nuo plokštelės). Sijų atsispindi nuo veidrodžių, tada iš naujo įvesti į permatomą plokštės ir iš jos ateina kartu su detektoriumi, kai trukdžių modelio.

Kai žemė juda, palyginti su eteriu, pavyzdžiui, veidrodžio 2 kryptimi, tada šviesos greitis horizontalia ir vertikalia kryptimis nebus atitiktų, kuri turėtų sukelti bangų fazių atsispindi nuo įvairių veidrodžių su detektoriumi poslinkio (pvz, kaip parodyta schemoje, iš apačios į dešinę). Iš tikrųjų, tūris nebuvo pastebėta (žr. Žemutinė kairėje).

Einšteinas vs Niutonas

Bandant suprasti eterio ir šviesos sklidimo judėjimą joje Lorenco ir prancūzų matematikas Henri Poincaré turėjo rodo, kad judančių organų dydis keičiasi, palyginti su fiksuoto dydžio, be to, laiko juda kūnus srautų lėčiau. Sunku įsivaizduoti - ir Lorenco laikomas šias prielaidas daugiau kaip matematinę triukas nei į fizinis poveikis - bet jie yra leidžiama susitarti dėl mechanikos, elektromagnetinės teorijos šviesos ir eksperimentiniais duomenimis.

Einšteinas dviem straipsniais 1905 gali nuo intuityvių motyvais sukurti nuoseklią teoriją, kurioje visi šie nuostabūs efektai yra dviejų postulatų rezultatas:

• greitis šviesos yra pastovus ir nepriklauso nuo to, kaip perėjimas šaltinis ir imtuvas (ir yra maždaug lygus 300.000 km / s);
• bet kokios fizinės sistemos fizikos dėsniai yra vienodi, nepriklausomai nuo to, ar jis juda be pagreičio (bet greitis) arba pailsėti.

Ir jis atnešė labiausiai gerai žinomas fizinę formulę - E = MC²! Be to, dėl judėjimo pirmojo postulato eterio nustojo turi vertę, Einšteinas tiesiog atsisakė jį - šviesa gali besidauginančiuose vakuume.

Laiko išsiplėtimas poveikis, visų pirma, veda į garsiąją "dvynių paradoksas". Jei viena iš dviejų dvynių, Ivan, yra išsiųstas į erdvėlaivio į žvaigždes, o antrasis, Peter, vis dar laukia jam ant žemės, po grąža paaiškėja, kad Ivanas buvo jaunesni nei Petro, nes laikas jam judėti greitai erdvėlaivį tekėjo lėčiau nei Žemėje.

Šis poveikis, taip pat kitų skirtumų tarp reliatyvumo teorijos iš paprastų mechanika, parodyta tik didžiulis greitis, palyginti su šviesos greičiu, ir todėl mes niekada susidurta žmonėms jų kasdieniame gyvenimas. Dėl normaliu greičiu, su kuriais mes susitinkame pasaulyje, kad frakcija V / C (Prisiminkite, C = 300000 kilometrų per sekundę), skiriasi labai mažai nuo žemės, ir mes grįžti į pažįstamas ir patogus pasaulio mokyklų mechanika.

Nepaisant to, reliatyvumo efektai turi būti laikomas, pavyzdžiui, kai sinchronizuoti laikrodį GPS palydovų, kurių antžeminės sistemos tikslios darbo vietos nustatymo sistemos. Be to, lėtėjančios laiko poveikis yra elementariųjų dalelių tyrimas. Daugelis jų yra nestabili ir per labai trumpą laiką virsta kita. Paprastai, tačiau jie greitai judėti, ir taip laiko, kol juos konvertuoti į stebėtojo požiūriu yra ištemptas, kuri leidžia jiems registruoti ir tirti.

Speciali reliatyvumo teorija kilo iš poreikio greitai suderinti elektromagnetinės šviesos teoriją su mechanika (ir pastoviu greičiu) juda kūnus. Atvykusi į Vokietiją, Einšteinas baigė savo bendrąją reliatyvumo teoriją (GR), kuri pridedama prie elektromagnetinių ir mechaninių reiškinių sunkumą. Paaiškėjo, kad gravitacinis laukas gali būti apibūdinta kaip laiko ir erdvės deformacijos masyvi kūno.

Viena pasekmė GR kreivės spindulys kelias, kai šviesos eina šalia didelės masės. Pirmasis bandymas eksperimentinio patikrinimo bendrosios reliatyvumo turėjo būti surengtas 1914 metų vasarą pagal saulės užtemimas Kryme priežiūra. Tačiau Vokietijos astronomų komanda buvo internuoti ryšium su karo. Tai tam tikra prasme išgelbėjo GRT reputaciją, nes tuo metu, kai teorija esančius klaidas ir davė neteisingą prognozę apie įlinkio spindulio kampu.

1919, Britų fizikas Arthuras Eddington per Saulės užtemimą stebėti dėl Prinsipė salos off vakarinėje Afrikos pakrantėje galėjo patvirtinti, kad šviesa žvaigždė (jis buvo vertinamas dėl to, kad saulė buvo ne užtemdė), praeinant Saulės yra deformuota tiksliai kampu, kuris prognozuoja lygtį Einšteinas.

Atidarymas Eddington padarė Einšteinas superžvaigždė.

Septintoji diena 1919 lapkričio ties Paryžiaus taikos konferencijoje aukščio, kai visas dėmesys, atrodytų, turėtų būti sutelktas į tai, kaip pasaulis bus egzistuoja po Pirmojo pasaulinio karo, Londono laikraštis "The Times" išėjo su vedamajame: "Į mokslo revoliucija: naują teoriją visatos, Niutono idėjos nugalėjo. "

Žurnalistai siekiama Einstein visur, įžeidimas prašymus paaiškinti reliatyvumo teoriją trumpai, o salės, kur Jis davė viešas paskaitas, buvo pripildyti (šiuo atveju, pasak amžininkų, Einšteinas buvo ne labai gera dėstytojas; studentai turėjo mažai supratimą apie paskaitą iš esmės, bet vis tiek atėjo pamatyti įžymybę).

1921, Einšteinas kartu su anglų biochemikė ir būsimą Prezidento Izraelio Chaim Weizmann Nuėjau į paskaitą turą Jungtinėse Amerikos Valstijose pritraukti lėšų remti žydų gyvenviečių Palestinoje. Pasak "The New York Times", "The Metropolitan Opera" buvo užimtas visas vietas, iš orkestro duobę paskutinėje eilėje galorki, šimtai žmonių stovi juoko. " Korespondentas pabrėžė: "Einšteinas kalbėjo vokiškai, bet nori pamatyti ir išgirsti žmogų, kurie papildo mokslinę koncepciją visatos su nauju teorijos erdvė, laikas ir judėjimo, užėmė visas vietas salė. "

Nepaisant to, kad plačiajai visuomenei sėkmės, buvo gautas mokslo bendruomenė reliatyvumo teorija labai sunkiai.

Nuo 1910 iki 1921 progresyvių pažiūrų kolegomis dešimt kartų nominuotas Einšteinas Nobelio fizikos premija, o konservatorius Kiekvieną kartą, kai Nobelio komitetas atsisakė, remdamasi tuo, kad reliatyvumo teorija dar negavo pakankamai Experimental patvirtinimas.

Po ekspedicijos, Eddington visa tai pradėjo duoti didesnį skandalą, o 1921 metais, vis dar nėra įsitikinęs, kad komisijos nariai užtruko elegantišką sprendimą - apdovanojimą Einšteinas apdovanojimas, nepaminėjo reliatyvumo teoriją, būtent: "Dėl paslaugų teorinės fizikos ir ypač jo atradimas iš fotoelemento teisės efektas ".

Arijai fizika prieš Einšteinas

Einšteino populiarumas Vakaruose sukėlė skaudžią reakciją kolegomis iš Vokietijos, kurie buvo beveik izoliuotų po karingojo manifestas 1914, o į Pirmojo pasaulinio karo pralaimėjimo. 1921, Einšteinas buvo vienintelė vokiečių mokslininkas, kuris gavo kvietimą į pasaulį Solvay Fizika kongresas Briuselyje (kurį jis, tačiau ignoravo naudai kelionę į JAV su VVeizmannui).

Tuo pačiu metu, nepaisant ideologinių skirtumų, su patriotinių kolegų daugumos Einšteinas sugebėjo išlaikyti draugiškus santykius. Tačiau ekstremalių dešiniųjų studentai ir mokslininkai, Einšteinas įgijo reputaciją kaip išdavikas, kuris paskambina vokiečių mokslo Astray.

Vienas iš šio krašto atstovai, buvo Philippas Lenard. Nepaisant to, kad 1905 metais dėl eksperimentinio tyrimo elektronų, po kurio buvo priimtas fotoefektas, lenard gavo Nobelio premiją fizikos, jis visada kentėjo nuo to, kad jos įnašas į mokslo nepripažinta pakankamai laipsnis.

Pirma, 1893 metais, jis pasiskolino išlydžio vamzdelį namų rentgenas, ir 1895, Rentgenas atrado, kad išlydžio vamzdeliai skleidžia iki šiol nežinomas mokslo spindulių. Leonardas mano, kad atidarymo bent jau turėtų būti laikomas sąnario, bet visa atradimą ir Nobelio fizikos premija 1901 šlovė atiteko vieno rentgeno. Lenard buvo pasipiktinę ir pasakė, kad yra motinos spinduliai, o rentgeno spindulių yra tik akušerė. Šiuo atveju, matyt, iš lemiamų eksperimentų Rentgeno vamzdis Lenard dar nenaudojamas.

Antra, Lenard buvo daug įžeidė britų fizikas. Jis ginčijo atradimo į Thomson elektronų prioritetą ir apkaltino britų mokslininkas, kad jis neteisingai nurodo, kad savo darbą. Lenard sukūrė atomo, kuris gali būti laikomas iš Rutherford modelio pirmtakas modelis, tačiau jis nebuvo tinkamai paženklintas. Nenuostabu, Leonardas vadinamas anglų daug savanaudis ir apgavikai prekybininkams, ir vokiečiai tautą, priešingai - tauta herojai ir po Pirmojo pasaulinio karo, pasiūlė surengti britų intelektinės Continental blokadą.

Trečia, Einšteinas galėjo teoriškai paaiškinti fotoefektas, ir lenard 1913, dar prieš prieštaringai, susijusios su karo, net rekomenduojama jį už profesoriaus. Tačiau Nobelio premija už savo atradimą nuo fotoefektas teisės 1921 davė vieną Einšteinas.

Iš į generalinio 20s pradžia buvo sunkus metas lenard. Jis susirėmė su kairiųjų idėjų su entuziazmu studentai ir buvo viešai pažemintas, kai žydų liberalių politikos nužudymo kilmė ir Vokietijos užsienio reikalų ministras Walteris Rathenau atsisakė panirti vėliava į savo instituto pastato Heidelbergo.

Jo santaupos investuojamos į skolos vertybinius popierius vyriausybės, buvo sudegintas kaip infliacijos rezultato, ir 1922 metais iš mitybos poveikį per karą, jo vienintelio sūnaus mirties. Lenard tapo linkę manyti, kad Vokietijos problema (įskaitant Vokietijos mokslo) yra iš žydų sąmokslo rezultatas.

Artimas lenard šiuo metu tapo Johannes Stark, Nobelio fizikos premija 1919 metais, taip pat linkę kaltinti savo nesėkmių žydų machinacijų. Starkas po karo, o ne liberalai Physical Society organizavo konservatyvią "vokiečių profesionalų bendruomenės koledžas mokytojai ", su kuriuo bandė kontroliuoti mokslinių tyrimų finansavimą ir paskyrimo į mokslo ir mokymo pozicijas, bet ne Jam pavyko. Po nesugeba apsaugoti magistrantas 1922, Starkas sako, kad yra apsuptas gerbėjų Einšteinas ir atsistatydino iš universiteto profesorius paštu.

1924, praėjus šešiems mėnesiams po to, kai Alaus pučas į Grossdeutsche Zeitung laikraštyje išspausdino lenard ir Stark, straipsnyje "Hitleris ir mokslo dvasia." Autoriai palyginti Hitleris su tokiais gigantais mokslo kaip Galileo, Kepleris, Niutonas, ir Faradėjaus ( "Kas laimės, kad kūne gyvena tarp mūsų genijaus! "), o taip pat gyrė arijų genijus ir pasmerkė jo irimo Judaizmas.

Pasak lenard ir Stark, mokslas pražūtinga žydų įtaka pasireiškė naujų sričių teorinės fizikos - Quantum Mechanika ir reliatyvumo teorija, reikalaudami atmesti senų idėjų ir naudoti sudėtinga ir nepažįstama matematinis aparatai.

Dėl vyresnės kartos mokslininkai, net ir tie, talentingas kaip Leonard, tai buvo iššūkis, kurį nedaugelis galėjo priimti.

Lenard priešinosi "Žydų", tai yra, teorinė fizika "arijų", tai yra eksperimentinė, ir pareikalavo, kad Vokietijos mokslas buvo sutelktas į pastarąjį. Be pratarmėje knygos "vokiečių fizikos", jis rašė: "Vokietijos fizikas? - Paklauskite žmonių. Taip pat galėčiau pasakyti arijų Fizika, ar fizikos Šiaurės Žmonės pažeidimus fizika, fizika tiems, kurie įkūrė gamtos mokslų tyrimą. "

Ilgą laiką "arijų fizika" Lenard ir Starkas liko ribinio reiškinys, o įvairių fizikos kilmės vykdė Vokietijos, teorinių ir eksperimentinių tyrimų aukščiausia lygis.

Viskas pasikeitė, kai 1933 metais tapo Vokietijos kancleris Adolfas Hitleris. Einšteinas, kuris buvo tuo metu Jungtinėse Amerikos Valstijose, atsisakė Vokietijos pilietybę ir narystę mokslų ir akademijos prezidentas Max Planck akademijos pritarė sprendimui: "Nepaisant to, kad giliai atotrūkio tarp mūsų politines pažiūras, mūsų asmeninės draugystės visada išliks nepakitusi", - jis patikino Einšteino asmens susirašinėjimas. Tačiau kai kurie akademijos nariai buvo pasipiktinę tuo, kad Einšteinas neturėjo laiko demonstratyviai pašalinta iš jo.

Netrukus Johannes Starkas tapo prezidentu Fizinė-technikos institute ir Vokietijos mokslinių tyrimų fondo. Per ateinančius metus Vokietija paliko visų fizikų ir teorinė fizikai pusę ketvirtį.