Konec tisočletja je dr. Svet fizike revija je izvedla anketo, v kateri so vprašali 100 vodilnih fizikov na svetu, za katere menijo, da so najboljši 10 najboljših znanstvenikov vseh časov. Poleg tega, da je Albert Einstein najbolj znan znanstvenik, ki je kdajkoli živel, je tudi gospodinjsko ime, sinonim za genij in neskončno ustvarjalnost.
Kot odkritelj posebne in splošne relativnosti je Einstein spremenil naše razumevanje časa, prostora in vesolja. To odkritje je skupaj z razvojem kvantne mehanike učinkovito končalo obdobje newtonske fizike in prineslo moderno dobo. Medtem ko sta bila za prejšnja dva stoletja značilna univerzalna gravitacija in fiksni referenčni okviri, je Einstein pomagal v obdobju negotovosti, črnih lukenj in "strašljivega delovanja na daljavo".
Zgodnje življenje:
Albert Einstein se je rodil 14. marca 1879 v mestu Ulm, takrat del kraljevine Wurttenmberg (zdaj zvezna nemška država Baden-Württemberg). Njegova starša sta bila Hermann Einstein (komercialist in inženir) in Pauline Koch, ki sta bila Aškenazi Judje, ki niso bili opazovani - razširjena skupnost jidiških Judov, ki so živeli v Nemčiji in Srednji Evropi.
Leta 1880, ko je bil star komaj šest tednov, se je Einsteinova družina preselila v München, kjer sta njegova oče in stric ustanovila Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie (podjetje, ki je proizvajalo električno opremo na osnovi enosmernega toka). Leta 1894 očetovo podjetje ni uspelo in družina se je preselila v Italijo, medtem ko je Einstein ostal v Münchnu, da bi končal študij.
Izobraževanje:
Leta 1884 je Albert Einstein obiskoval katoliško osnovno šolo, kjer je ostal do leta 1887. Takrat je prestopil na gimnazijo Luitpold, kjer je dobil napredno osnovno in srednješolsko izobrazbo. Njegov oče je upal, da bo Einstein sledil njegovim korakom in se lotil elektrotehnike, vendar je imel Einstein težave s učnimi metodami v šoli in je raje samostojno usmerjal k učenju na roti.
Med obiskom njegove družine v Italiji 1894 je Einstein napisal kratek esej z naslovom "O preiskavi stanja etra v magnetnem polju" - ki bo njegova prva znanstvena publikacija. Leta 1895 je Einstein opravil sprejemni izpit za Švicarsko zvezno politehniko v Zürichu - trenutno znano kot Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich).
Čeprav ni izpolnil vseh zahtev, je pridobil izjemne ocene iz fizike in matematike. Po nasvetu ravnatelja Politehnike Zürich je obiskal argovsko kantonalno šolo v švicarskem Aarauu, da je končal srednjo šolo. To je storil med leti 1895–96, medtem ko je ostal pri družini profesorja.
Septembra 1896 je opravil švicarski izpitni izpit z večinoma dobrimi ocenami, vključno z najvišjimi ocenami iz fizike in matematičnih predmetov. Čeprav je imel le 17 let, se je vpisal na štiriletni diplomski študijski program matematike in fizike na politehniki Zürich. Tam je srečal svojo prvo in bodočo ženo Milevo Marič, srbsko državljanko in edino žensko med šestimi učenci na oddelku za matematiko in fiziko.
Oba se bosta poročila leta 1904 in imela dva sinova, a se bosta ločila do leta 1919, potem ko sta živela ločeno pet let. Nato se je Einstein poročil, tokrat s svojo sestrično Elso Löwenthal - s katero je ostal poročen do njene smrti leta 1939. Prav v tem času je Einstein nadaljeval svoje največje znanstvene dosežke.
Znanstveni dosežki:
Leta 1900 je Einstein prejel učno diplomo Politehnike Zürich. Po diplomi je skoraj dve leti preživel iskanje učiteljskega delovnega mesta in si pridobil švicarsko državljanstvo. Sčasoma je Einsten s pomočjo očeta svojega prijatelja in kolega Marcela Grossmanna zagotovil službo v Zveznem uradu za intelektualno lastnino v Bernu. Leta 1903 je njegov položaj postal trajen.
Veliko dela Einsteina v patentnem uradu je bilo povezano z vprašanji o prenosu električnih signalov in električno-mehanski sinhronizaciji časa. Te tehnične težave bi se večkrat pojavile v Einsteinovih miselnih eksperimentih, na koncu pa ga pripeljale do njegovih radikalnih zaključkov o naravi svetlobe in temeljni povezavi prostora in časa.
Leta 1900 je objavil članek z naslovom „Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen"(" Sklepi iz pojavov kapilarnosti "). Na podlagi Newtonove teorije o univerzalni gravitaciji je v tem prispevku predlagal, da je medsebojna interakcija med vsemi molekulami univerzalna funkcija oddaljenosti, analogno sili teže obratne kvadratnosti. Pozneje bi se to izkazalo za napačno, a objava prispevka v prestižniAnnalen der Physik (Journal of Physics) je pritegnil pozornost iz akademskega sveta.
30. aprila 1905 je Einstein končal diplomsko nalogo pod budnim očesom profesorja Alfreda Kleinerja, univerzitetnega profesorja eksperimentalne fizike. Njegova disertacija - z naslovom "Nova določitev molekulskih dimenzij" - je doktorirala na Univerzi v Zürichu.
Istega leta v eksploziji ustvarjalne intelektualne energije - kar je znano kot njegovo "Annus mirabilis" (čudežno leto) - Einstein je objavil tudi štiri prelomne prispevke o fotoelektričnem učinku, Brownovem gibanju, posebni relativnosti in enakovrednosti mase in energije, s čimer bi ga seznanila mednarodna znanstvena skupnost.
Do leta 1908 je bil imenovan za predavatelja na univerzi v Bernu. Naslednje leto ga je Alfred Kleiner po predavanju o elektrodinamiki in načelu relativnosti na univerzi v Zürichu na fakulteti priporočil za novo ustvarjeno profesorico teoretične fizike. Einstein je bil leta 1909 imenovan za izrednega profesorja.
Aprila 1911 je Einstein postal redni profesor na univerzi Charles-Ferdinand v Praqueu, ki je bila takrat del Avstro-Ogrske. V času svojega dela v Pragi je napisal 11 znanstvenih del, od tega 5 o matematiki sevanja in o kvantni teoriji trdnih snovi.
Julija 1912 se je vrnil v Švico in ETH Zürich, kjer je poučeval o analitični mehaniki in termodinamiki do leta 1914. V času ETH Zürich je študiral tudi mehaniko kontinuuma ter molekularno teorijo toplote in problem gravitacije. Leta 1914 se je vrnil v Nemčijo in bil imenovan za direktorja Inštituta za fiziko Kaiser Wilhelm (1914–1932) in profesorja na univerzi v Humboldtu v Berlinu.
Kmalu je postal član pruske Akademije znanosti, od leta 1916 do 1918 pa je bil predsednik Nemškega fizičnega društva. Leta 1920 je postal tuji član Kraljevske nizozemske akademije znanosti in umetnosti, leta 1921 pa je bil izvoljen za tujega člana Kraljeve družbe (ForMemRS).
Status beguncev:
Leta 1933 je Einstein tretjič obiskal ZDA. Toda za razliko od prejšnjih obiskov - kjer je vodil niz predavanj in turnej - je ob tej priložnosti vedel, da se ne more vrniti v Nemčijo zaradi porasta nacizma pod Adolfom Hitlerjem. Potem ko je bil tretji dvomesečni obisk profesorja na ameriških univerzah, je marca 1933 z ženo Elso odpotoval v Antwerpen v Belgiji.
Ko je ob prihodu izvedel, da so nacisti napadli nacisti in jim zaplenili osebno jadrnico, se je Einstein odrekel nemškemu državljanstvu. Mesec dni pozneje so bila Einsteinova dela med tistimi, ki so jih napadli nacistični zapisi knjig, in bil je uvrščen na seznam "sovražnikov nemškega režima", s premoženjem v višini 5000 USD.
V tem obdobju je Einstein postal del velike skupnosti nemških in judovskih bivših domoljubov v Belgiji, med katerimi so bili mnogi znanstveniki. Prvih nekaj mesecev je najel hišo v De Haanu v Belgiji, kjer je živel in delal. Prav tako se je posvetil pomoči židovskim znanstvenikom, da se izognejo preganjanju in umorom izpod rok nacistov.
Julija 1933 je odšel v Anglijo na osebno povabilo prijatelja in poveljnika mornariškega častnika Oliverja Locker-Lampsona. Tam se je srečal s takratnim poslancem Winstonom Churchillom in nekdanjim premierjem Lloydom Georgeom ter jih prosil, naj pomagajo pripeljati judovske znanstvenike iz Nemčije. Po enem zgodovinarju je Churchill napotil fizika Fredericka Lindemanna v Nemčijo, da bi poiskal judovske znanstvenike in jih umestil na britanske univerze.
Einstein je pozneje stopil v stik z voditelji drugih držav, vključno s turškim premierjem Ismetom Inönüjem, da bi prosil za pomoč pri ponovni naselitvi judovskih državljanov, ki bežijo pred nacisti. Septembra 1933 je pisal Inönüju, da je zahteval namestitev brezposelnih nemško-judovskih znanstvenikov. Kot rezultat Einsteinovega pisma so judovski povabljenci v Turčijo na koncu našteli več kot 1000 posameznikov.
Čeprav je Locker-Lamspon britanski parlament pozval, naj državljanstvo razširi na Einsteina, njegova prizadevanja niso uspela, zato je Einstein sprejel prejšnjo ponudbo Inštituta za napredni študij v Princetonu v New Jerseyju, da postane rezidenčni štipendist. Oktobra 1933 je Einstein prispel v ZDA in zasedel položaj.
Takrat je imela večina ameriških univerz minimalno ali nič judovske fakultete ali študentov zaradi kvot, ki so omejevale število Judov, ki so se lahko vpisali ali poučevali. Te bi se iztekle do leta 1940, vendar so ameriško-judovski znanstveniki ovirali, da v celoti sodelujejo v akademskem življenju in dobijo univerzitetno izobrazbo.
Leta 1935 je Einstein zaprosil za stalno državljanstvo v ZDA, ki mu je bilo dodeljeno leta 1940. V ZDA bi ostal in ohranil pripadnost Inštitutu za izpopolnjevanje do svoje smrti leta 1955. V tem obdobju je Einstein poskušal razviti poenotena teorija polja in ovrgla sprejeto interpretacijo kvantne fizike, oboje neuspešno.
Projekt na Manhattnu:
Med drugo svetovno vojno je Einstein igral pomembno vlogo pri ustvarjanju projekta Manhattan - razvoju atomske bombe. Ta projekt se je začel po tem, ko je Einsteina leta 1939 nagovorila skupina znanstvenikov pod vodstvom madžarskega fizika Leója Szilárda. Po zaslišanju njihovih opozoril nacističnega programa jedrskega orožja je soavtor napisal pismo takratnemu predsedniku Rooseveltu in ga opozoril na izjemno nevarnost takega orožja v nacističnih rokah.
Čeprav je pacifist, ki ni nikoli razmišljal o uporabi jedrske fizike za razvoj orožja, je Einstein skrbel za naciste, ki imajo takšno orožje. Kot taka sta skupaj z drugimi begunci, kot sta Edward Teller in Eugene Wigner, "kot svojo odgovornost opozorila Američane na možnost, da bodo nemški znanstveniki zmagali v dirki za gradnjo atomske bombe in opozorili, da bi Hitler se več kot pripravljen zateči k takšnemu orožju. "
Po mnenju zgodovinarjev Sarah J. Diehl in Jamesa Claya Moltza je bilo pismo "zagotovo ključni spodbuda za ameriško sprejetje resnih preiskav jedrskega orožja na predvečer vstopa v drugo svetovno vojno v ZDA". Poleg pisma je Einstein svoje povezave z belgijsko kraljevo družino in belgijsko kraljico mati izkoristil za dostop z osebnim odposlancem do Ovalne pisarne Bele hiše, kjer se je srečal z Rooseveltom, da bi se o nevarnosti osebno pogovoril.
Kot rezultat pisma Einsteina in njegovih srečanj z Rooseveltom je ZDA začel projekt Manhattan in zbral vse potrebne vire za raziskovanje, gradnjo in preizkus atomske bombe. Do leta 1945 so ta vidik tekme z orožjem osvojile zavezniške sile, saj Nemčiji nikoli ni uspelo ustvariti lastnega atomskega orožja.
Potem ko je Einstein temeljito pacifist pozneje prišel globoko obžalovati svojo vpletenost v razvoj jedrskega orožja. Kot je svojemu prijatelju Linusu Paulingu leta 1954 (leto dni pred smrtjo) rekel: "V življenju sem storil eno veliko napako - ko sem predsedniku Rooseveltu podpisal pismo, v katerem priporoča izdelavo atomskih bomb; vendar je bila neka utemeljitev - nevarnost, da jih bodo Nemci storili. "
Teorija relativnosti:
Čeprav je Einstein v preteklih letih dosegel veliko pomembnih dosežkov in je znan po svojem prispevku k ustanovitvi projekta Manhattan, je njegova najbolj znana teorija tista, ki jo predstavlja preprosta enačba E = mc² (kje E je energija, m je masa, in c je hitrost svetlobe). Ta teorija bi izničila stoletja znanstvenega mišljenja in ortodoksnosti.
Toda Einstein te teorije seveda ni razvil v vakuumu in pot, ki ga je pripeljala do zaključka, da sta čas in prostor glede na opazovalca, je bila dolga in vijugasta. Einsteinova morebitna hipoteza o relativnosti je bila v veliki meri poskus uskladitve Newtonovih zakonov mehanike z zakoni elektromagnetizma (kot sta značilna Maxwell-ova enačba in Lorentzov zakon o silah).
Znanstveniki se že nekaj časa spopadajo z neskladji med tema dvema področjema, kar se odraža tudi v newtonski fiziki. Medtem ko se je Isaac Newton zavezal ideji o absolutnem prostoru in času, se je prav tako držal Galileovega načela relativnosti - ki pravi, da: "Vsaka dva opazovalca, ki se gibljeta s konstantno hitrostjo in smeri drug proti drugemu, bosta dobila enake rezultate za vse mehanske poskuse."
Z letom 1905, ko je Einstein objavil svojo semensko knjigoO elektrodinamiki gibajočih se teles"Delovni konsenz znanstvenikov je menil, da bi svetlobo, ki potuje skozi gibljiv medij, vlekli medij. To je pomenilo, da bo izmerjena hitrost svetlobe preprosta vsota njene hitrosti skozi medij plus hitrost od ta medij.
Ta teorija je tudi trdila, da je vesolje napolnjeno z "svetlobnim eterom", hipotetičnim medijem, za katerega se verjame, da je potreben za širjenje svetlobe po vesolju. V skladu s tem bi to eteriro bodisi vlekli ali prenesli znotraj gibajoče se snovi. Vendar je to soglasje povzročilo številne teoretične težave, ki so do Einsteinovega časa ostali nerešeni.
Na primer, znanstvenikom ni uspelo najti absolutnega stanja gibanja, kar je kazalo, da je načelo relativnosti gibanja (tj. Da samo sorodnik gibanje je opaziti in ni absolutnega standarda počitka) je veljalo. Drugič, pojavil se je tudi stalni problem, ki ga je predstavljala »zvezdna opatija«, pojav, kjer je bilo navidezno gibanje nebesnih teles glede njihovih lokacij odvisno od hitrosti opazovalca.
Poleg tega so testi, opravljeni s hitrostjo svetlobe v vodi (poskus Fizeau), pokazali, da se bo svetloba, ki potuje skozi gibajoč se medij, vlekla po mediju, vendar ne približno toliko, kot bi pričakovali. To je podprlo druge eksperimente - kot sta Fresnelova hipoteza o delnem vlačenju eter in poskusi Sir Georgea Stokesa -, ki so predlagali, da se etera delno ali v celoti prenaša s pomočjo materije.
Einsteinova teorija posebne relativnosti je bila prelomna, saj je trdil, da je hitrost svetlobe enaka v vseh inercialnih referenčnih okvirih, in uvedel idejo, da se velike spremembe zgodijo, ko se stvari premaknejo, ko se hitrost svetlobe približa. Ti vključujejo časovno-prostorski okvir gibajočega se telesa, ki se zdi, da upočasni in se upočasni v smeri gibanja, če ga merimo v opazovalnem okviru.
Znana kot Einsteinova teorija posebne relativnosti je njegova opazovanja uskladila Maxwell-ove enačbe elektrike in magnetizma z zakonskimi mehanizmi, poenostavila matematične izračune, tako da so se oddaljili od zunanjih razlag, ki so jih uporabljali drugi znanstveniki, in obstoj eetra naredil povsem odveč. Prav tako je skladal z neposredno opaženo hitrostjo svetlobe in upošteval opažene aberacije.
Seveda se je Einsteinova teorija srečevala z mešanimi reakcijami znanstvene skupnosti in bo ostala sporna več let. S svojo enotno enačbo E = mc², Einstein je zelo poenostavil izračune, potrebne za razumevanje, kako se širi svetloba. Pravzaprav je tudi predlagal, da sta prostor in čas (pa tudi materija in energija) zgolj različna izraza iste stvari.
Med letoma 1907 in 1911 je Einstein, ko je še delal na patentnem uradu, začel razmišljati o tem, kako lahko posebna relativnost uporabimo za gravitacijska polja - kar bi postalo znano kot Teorija splošne relativnosti. Začelo se je s člankom z naslovom:Načelo relativnosti in sklepi iz njega", Objavljeno leta 1907, v kateri je obravnaval, kako se lahko pravilo posebne relativnosti nanaša tudi na pospeške.
Skratka, trdil je, da je prosti padec res inercijsko gibanje; za opazovalca pa morajo veljati pravila posebne relativnosti. Ta argument je znan tudi kot načelo enakovrednosti, ki pravi, da je gravitacijska masa enaka inercialni masi. V istem članku je Einstein napovedal tudi pojav gravitacijske časovne širitve - kjer dva opazovalca, ki se nahajata na različnih razdaljah od gravitacijske mase, zaznavata razliko v količini časa med dvema dogodkoma.
Leta 1911 je Einstein objavil "O vplivu gravitacije na širjenje svetlobe“, Ki se je razširila na člen 1907. V tem članku je napovedal, da bo škatla z uro, ki se pospešuje navzgor, doživela čas hitreje kot tista, ki je še vedno sedela znotraj nespremenljivega gravitacijskega polja. Zaključi, da so hitrosti ur odvisne od njihovega položaja v gravitacijskem polju in da je razlika v hitrosti sorazmerna z gravitacijskim potencialom do prvega približka.
V istem članku je napovedal, da bo odboj svetlobe odvisen od mase vpletenega telesa. To se je izkazalo za posebej vplivno, saj je prvič ponudil preizkusen predlog. Leta 1919 je nemški astronom Erwin Finlay-Freundlich znanstvenike po vsem svetu pozval, naj preizkusijo to teorijo z merjenjem odklona svetlobe med sončnim mrkom maja 1929.
Einsteinovo napoved je potrdil sir Arthur Eddington, ki je svoja opažanja objavila kmalu zatem. 7. novembra 1919 je štir Časi rezultate je objavila pod naslovom: "Revolucija v znanosti - nova teorija vesolja - Newtonske ideje strmoglavljene". Splošna relativnost se je od takrat razvila v bistveno orodje sodobne astrofizike. To je temelj za trenutno razumevanje črnih lukenj, območij prostora, kjer je gravitacijska privlačnost tako močna, da ne more uiti niti svetloba.
Sodobna kvantna teorija:
Einstein je pomagal tudi pri napredovanju teorije kvantne mehanike. Ta znanost se je skozi leta 1910 širila po obsegu, da je zajela številne različne sisteme. Einstein je k tem razvojem prispeval tako, da je teorijo kvante nadgradil na svetlobo in jo uporabil za upoštevanje različnih termodinamičnih učinkov, ki so bili v nasprotju s klasično mehaniko.
V svojem zapisu iz leta 1905:Na hevrističnem stališču glede proizvodnje in preoblikovanja svetlobe", Je postavil besedo, da sama svetloba je sestavljena iz lokaliziranih delcev (tj. Kvantov). To teorijo bi njegovi sodobniki - vključno z Neilsom Bohrom in Maxom Planckom - zavrnili, vendar bi jo do leta 1919 dokazali s poskusi, ki so merili fotoelektrični učinek.
O tem je nadaljeval v svojem dokumentu iz leta 1908:Razvoj naših pogledov na sestavo in bistvo sevanja", Kjer je pokazal, da morajo imeti energetski kvante Maxa Plancka dobro opredeljen moment in v nekaterih pogledih delujejo kot neodvisni, točkovni delci. Ta dokument je predstavil foton koncept in navdihnil pojem dvojnosti valov – delci (tj. svetloba, ki se obnaša kot delček in val) v kvantni mehaniki.
V svojem dokumentu iz leta 1907:Planckova teorija sevanja in teorija specifične toplote"Einstein je predlagal model snovi, kjer je vsak atom v rešetkasti strukturi neodvisen harmonični oscilator - ki obstaja v enako razporejenih, kvantiziranih stanjih. To teorijo je predlagal, ker je bil posebej jasen dokaz, da lahko kvantna mehanika reši poseben toplotni problem v klasični mehaniki.
Leta 1917 je Einstein objavil članek z naslovom:O kvantni teoriji sevanja", Ki je predlagal možnost stimulirane emisije, fizikalni proces, ki omogoča mikrovalovno ojačanje in laser. Ta članek je imel ogromen vpliv na poznejši razvoj kvantne mehanike, ker je prvi prispevek pokazal, da ima statistika atomskih prehodov preproste zakone.
To delo bo nadaljevalo navdih za članek Ervina Schrödingerja iz leta 1926, "Kvantizacija kot problem lastne vrednosti". V tem članku je objavil svojo zdaj znano Schrödingerjevo enačbo, kjer opisuje, kako se kvantno stanje kvantnega sistema s časom spreminja. Ta članek je bil splošno priznan kot eden najpomembnejših dosežkov dvajsetega stoletja in je ustvaril revolucijo na večini področij kvantne mehanike, pa tudi vseh fizik in kemije.
Zanimivo je, da bi Einstein s časom postal nezadovoljen s teorijo kvantne mehanike, ki jo je pomagal ustvarjati, saj je čutil občutek kaosa in naključnosti v znanosti. V odgovor je postavil svoj znameniti citat: "Bog se ne igra na kocke" in se vrnil k preučevanju kvantnih pojavov.
Zaradi tega je predlagal paradoks Einstein – Podolsky – Rosen (paradoks EPR), imenovan Einstien in njegova sodelavca - Borisa Podoliskyja in Nathana Rosena. V članku iz leta 1935 z naslovom: „Ali se lahko kvantno-mehanski opis fizične resničnosti šteje za popolnega?“, Trdijo, da dokazujejo, da kvantno zapletenost krši lokalni realistični pogled na vzročnost - Einstein pa jo je označil za „grozovito delovanje na daljavo“.
S tem so zatrdili, da valovna funkcija kvantne mehanike ne daje popolnega opisa fizične resničnosti, kar je pomemben paradoks, ki bi imel pomembne posledice za razlago kvantne mehanike. Medtem ko bi se paradoks EPR po Einsteinovi smrti izkazal za napačnega, je pomagal prispevati k polju, ki ga je pomagal ustvariti, vendar bo pozneje skušal ovrstiti do konca svojih dni.
Kozmološke stalne in črne luknje:
Leta 1917 je Einstein uporabil splošno teorijo relativnosti za modeliranje vesolja kot celote. Čeprav je imel raje idejo o vesolju, ki je večno in nespremenljivo, to ni bilo v skladu z njegovimi teorijami o relativnosti, ki so predvidevale, da je vesolje bodisi v stanju širitve bodisi krčenja.
Da bi se tega lotil, je Einstein v teorijo predstavil nov koncept, znan kot Kozmološki konstant (ki ga predstavlja Lambda). Namen tega je bil popraviti učinke gravitacije in celotnemu sistemu omogočiti, da ostane večna, statična sfera. Vendar je leta 1929 Edwin Hubble potrdil, da se vesolje širi. Po obisku observatorija Mount Wilson s Hubblejem je Einstein uradno zavrgel kozmološko konstanto.
Vendar je bil koncept revidiran konec leta 2013, ko je Einstein prej odkril rokopis z naslovom „O kozmološkem problemu") Je bila odkrita. V tem rokopisu je Einstein predlagal revizijo modela, v katerem je bila konstanta odgovorna za nastanek nove snovi, ko se je vesolje širilo - s čimer bi zagotovili, da se povprečna gostota vesolja nikoli ne bo spremenila.
To je skladno z zastarelim modelom kozmologije za stalno stanje (predlagano kasneje leta 1949) in z današnjim sodobnim razumevanjem temne energije. V bistvu bi tisto, kar je Einstein v številnih biografijah opisal kot svojo "največjo napako", na koncu ponovno preučilo in štelo kot del večje skrivnosti vesolja - obstoja nevidne mase in energije, ki vzdržuje kozmološko ravnovesje.
Leta 1915, nekaj mesecev po tem, ko je Einstein objavil svojo Teorijo splošne relativnosti, je nemški fizik in astronom Karl Schwarzschild našel rešitev Einsteinovih poljskih enačb, ki so opisale gravitacijsko polje točke in sferične mase. Ta rešitev, ki jo danes imenujemo Schwarzschildov polmer, opisuje točko, kjer je masa krogle tako stisnjena, da bi hitrost pobega s površine bila enaka hitrosti svetlobe.
Sčasoma so tudi drugi fiziki neodvisno prišli do istih sklepov. Leta 1924 je angleški astrofizik Arthur Eddington komentiral, kako nam Einsteinova teorija dovoljuje, da izključimo pretirano velike gostote za vidne zvezde in trdil, da bi "ustvarile toliko ukrivljenosti metrike vesolja in časa, da bi se prostor zapiral okoli zvezde, kar bi nas zapustilo zunaj (tj. nikjer). "
Leta 1931 je indijsko-ameriški astrofizik Subrahmanyan Chandrasekhar s pomočjo posebne relativnosti izračunal, da se bo ne vrteče se telo elektronske degeneracije nad določeno omejevalno maso zrušilo nase. Leta 1939 so se Robert Oppenheimer in drugi strinjali z analizo Chandraseharja, ki so trdili, da bodo nevtronske zvezde nad predpisano mejo propadle v črne luknje, in sklenili, da noben fizikalni zakon verjetno ne bo posredoval in ustavil vsaj nekaterih zvezd, da bi se strkale v črne luknje.
Oppenheimer in njegovi soavtorji so singularnost razlagali na meji Schwarzschildovega polmera kot nakazano, da je to meja mehurčka, v katerem se je ustavil čas. Zunanjim opazovalcem bi videli, da se v trenutku strmoglavljenja površina zvezde pravočasno zamrzne, toda padajoči opazovalec bi imel povsem drugačno izkušnjo.
Ostali dosežki:
Poleg revolucije našega razumevanja časa, prostora, gibanja in gravitacije s svojimi teorijami posebne in splošne relativnosti je Einstein prispeval tudi številne druge prispevke na področju fizike. V resnici je Einstein v svojem življenju objavil na stotine knjig in člankov ter več kot 300 znanstvenih člankov in 150 neznanstvenih.
5. decembra 2014 so univerze in arhivi po vsem svetu začeli uradno izdajati Einsteinove zbrane papirje, ki so sestavljali več kot 30.000 edinstvenih dokumentov. Na primer dva prispevka, ki sta izšla v letih 1902 in 1903 -Kinetična teorija toplotnega ravnovesja in drugi zakon termodinamike"In"Teorija temeljev termodinamike«- obravnavala je termodinamiko in Brownovo gibanje.
Brownovo gibanje po definiciji navaja, da se tam, kjer majhna količina delcev niha brez želene smeri, sčasoma širijo, da napolnijo celoten medij. Einstein je to obravnaval s statističnega vidika, da se lahko kinetična energija nihajočih delcev prenese na večje delce, ki jih je mogoče opazovati pod mikroskopom - s čimer je dokazal obstoj atomov različnih velikosti.
Ti prispevki so bili temelj za delo iz leta 1905 o Brownovem gibanju, ki je pokazalo, da ga je mogoče razumeti kot trden dokaz, da molekule obstajajo. Pozneje bo to analizo potrdil francoski fizik Jean-Baptiste Perrin, Einstein pa je leta 1926 prejel Nobelovo nagrado za fiziko. Njegovo delo je vzpostavilo fizično teorijo Brownovega gibanja in končalo skepticizem do obstoja atomov in molekul kot dejanskih fizičnih entitet .
Po svojih raziskavah splošne relativnosti je Einstein začel vrsto poskusov posploševanja svoje geometrijske teorije gravitacije, da bi vključil elektromagnetizem kot še en vidik ene celote. Leta 1950 je opisal svojo »enotno teorijo polja« v članku z naslovom:O posplošeni teoriji gravitacije“, Ki opisuje njegov poskus razrešitve vseh temeljnih sil vesolja v en okvir.
Čeprav je še naprej hvalil svoje delo, se je Einstein v svojih raziskavah vse bolj izoliral, njegova prizadevanja pa na koncu niso bila uspešna. Kljub temu Einsteinove sanje o poenotenju drugih fizikalnih zakonov z gravitacijo trajajo še danes in obveščajo o prizadevanjih za razvoj Teorije vsega (zlasti ToE) - zlasti teorije strun, kjer se v enotnem kvantno-mehanskem okolju pojavijo geometrijska polja.
Njegovo delo s Podolskim in Rozenom, v upanju, da bo ovrglo koncept kvantnih zapletov, je tudi Einsteina in njegove kolege spodbudilo, da so predlagali model črvične luknje. Z uporabo Schwarzschildove teorije o črnih luknjah in v poskusu modeliranja osnovnih delcev z nabojem kot rešitve gravitacijskih enačb polja je opisal most med dvema obližma prostora.
Če bi bil en konec luknje pozitivno nabit, bi bil drugi konec negativno nabit. Zaradi teh lastnosti je Einstein verjel, da se par delcev in anti delcev lahko zaplete, ne da bi kršil zakonitosti relativnosti. Ta koncept je v zadnjih letih doživel kar nekaj dela, znanstveniki pa so v laboratoriju uspešno ustvarili magnetno luknjo.
In leta 1926 sta Einstein in njegov nekdanji študent Leó Szilárd izumila hladilnik Einstein, napravo, ki ni imela gibljivih delov in se je za hlajenje vsebine zanašala samo na absorpcijo toplote. Novembra 1930 so jim podelili patent za njihovo zasnovo. Vendar so njihova prizadevanja kmalu spodkopala doba depresije, izum freona in švedska družba Electrolux, ki je pridobila svoje patente.
Poskusi oživitve tehnologije so se začeli v 90. in 2000. letih, ko so študentske ekipe z univerze Georgia Tech in univerze Oxford poskušale zgraditi svojo različico hladilnika Einstein. Zaradi dokazane povezave Freona z izčrpavanjem ozonskega plašča in želi zmanjšati naš vpliv na okolje z uporabo manj električne energije, zasnovo velja za okolju prijazno alternativo in uporabno napravo za svet v razvoju.
Smrt in zapuščina:
17. aprila 1955 je Albert Einstein doživel notranjo krvavitev, ki jo je povzročila ruptura anevrizme trebušne aorte, zaradi katere je že sedem let iskal operacijo. V bolnišnico je vzel osnutek govora, ki ga je pripravljal za televizijski nastop, ko je spominjal na sedmo obletnico države Izrael, a ni živel dovolj dolgo, da bi ga dokončal.
Einstein je operacijo zavrnil in rekel: "Rad grem, ko hočem. Ukusno podaljšati življenje umetno. Svoj delež sem naredil, čas je, da gremo. To bom naredil elegantno. " Umrl je v bolnišnici Princeton zgodaj naslednje jutro v starosti 76 let in nadaljeval z delom do konca.
Med obdukcijo je patolog bolnišnice Princeton (Thomas Stoltz Harvey) Einsteinu odvzel možgane za ohranitev, čeprav brez dovoljenja njegove družine. Po Harveyjevem mnenju je to storil v upanju, da bodo prihodnje generacije nevroznanstvenikov lahko odkrile vzrok Einsteinovega genija. Posmrtni ostanki Einsteina so bili kremirani, njegov pepel pa je bil raztresen na lokaciji, ki ni bila odkrita.
V času svojih dosežkov je Einstein prejel nešteto priznanj, tako v času življenja kot posmrtno. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
