Portret Alberta Einsteina okoli leta 1939.
(Slika: © MPI / Getty Images)
Alberta Einsteina pogosto navajajo kot enega najvplivnejših znanstvenikov 20. stoletja. Njegovo delo še naprej pomaga astronomom, da preučijo vse, od gravitacijskih valov do Merkurjeve orbite.
Enačba znanstvenika, ki je pomagala razložiti posebno relativnost - E = mc ^ 2 - je znana tudi med tistimi, ki ne razumejo njene osnovne fizike. Einstein je znan tudi po svoji teoriji splošne relativnosti (razlaga gravitacije) in fotoelektričnem učinku (ki pojasnjuje obnašanje elektronov v določenih okoliščinah); njegovo delo na slednjem mu je leta 1921 prineslo Nobelovo nagrado za fiziko.
Tudi Einstein je zaman poskušal poenotiti vse sile vesolja v eno samo teorijo ali teorijo vsega, kar je še delal ob smrti.
Zgodnja leta
Einstein se je rodil 14. marca 1879 v Ulmu v Nemčiji, mestu, ki ima danes nekaj več kot 120.000. Na njem je majhna spominska plošča, kjer je stala njegova hiša (uničena je bila med drugo svetovno vojno). Družina se je kmalu po rojstvu preselila v München, pozneje pa v Italijo, ko se je oče soočal s težavami pri vodenju lastnega podjetja. Einsteinov oče Hermann je vodil elektrokemično tovarno, njegova mati Pauline pa je skrbela za Alberta in njegovo mlajšo sestro Marijo.
Hins-Josef Küpper, znanstvenik Albert Einstein, je Einstein v svojih spominih zapisal, da sta dva "čuda" globoko prizadela njegova zgodnja leta. Mladi Einstein se je pri svojih petih letih srečal s prvim čudom - kompasom: To je bil mistificiran nevidne sile lahko odkloni iglo. To bi vodilo v vseživljenjsko fascinacijo z nevidnimi silami. Drugo čudo se je pojavilo pri 12 letih, ko je odkril knjigo geometrije, ki jo je oboževal in jo označil za "sveto knjigo o geometriji".
V nasprotju s splošnim prepričanjem, mladi Albert je bil dober učenec. Odličen je iz fizike in matematike, bil pa je bolj "zmeren" učenec pri drugih predmetih, je Küpper zapisal na svoji spletni strani. Vendar se je Einstein uprl avtoritarnemu stališču nekaterih svojih učiteljev in je pri 16 letih opustil šolo. Pozneje je opravil sprejemni izpit za švicarsko zvezno politehnično šolo v Zürichu, in čeprav so bili njegovi nastopi iz fizike in matematike odlični, so bili njegovi ocene v druga področja so bila subpar in ni opravil izpita. Vztrajni fizik je opravil dodatne tečaje, da bi zapolnil vrzel v svojem znanju in je bil leta 1896 sprejet v Švicarsko politehniko, leta 1901 pa je prejel diplomo za poučevanje fizike in matematike.
Vendar pa Einstein ni mogel najti učiteljskega položaja in je leta 1901 začel delati v bernskem patentnem uradu, v skladu s svojo biografijo o Nobelovi nagradi. Tam je med analizo patentnih prijav razvijal svoje delo na posebni relativnosti in na drugih področjih fizike, ki so mu pozneje postale znane.
Einstein se je poročil z Milevo Marič, dolgoletno ljubeznijo iz Züricha, leta 1903. Njuna otroka Hans Albert in Eduard sta se rodila leta 1904 in 1910. (Usoda otroka, ki se jima je rodil leta 1902 pred njuno poroko, Lieserl, ni znana .) Einstein se je leta 1919 ločil od Marića in kmalu po poroki z Elso Löwenthal. Löwenthal je umrl leta 1933.
Kariera poudarja
Einsteinova kariera ga je poslala v več držav. Doktoriral je na Univerzi v Zürichu leta 1905, pozneje pa je prevzel profesorska mesta v Zürichu (1909), Pragi (1911) in Zürichu (1912). Nato se je preselil v Berlin, da bi postal direktor fizikalnega inštituta Kaiser Wilhelm in profesor na berlinski univerzi (1914). Postal je tudi nemški državljan.
A večja potrditev Einsteinovega dela prišel je leta 1919, ko je sir Arthur Eddington, sekretar kraljevega astronomskega društva, vodil odpravo v Afriko, ki je merila položaj zvezd med popolnim sončnim mrkom. Skupina je ugotovila, da se je položaj zvezd premaknil zaradi upogiba svetlobe okoli sonca. (Leta 2008 je produkcija BBC / HBO dramatizirala zgodbo v filmu "Einstein in Eddington."
Einstein je ostal v Nemčiji do leta 1933, ko se je na oblast povzpel diktator Adolf Hitler. Fizik se je nato odrekel nemškemu državljanstvu in se preselil v ZDA, da bi postal profesor teoretične fizike na Princetonu. Leta 1940 je postal ameriški državljan in se leta 1945 upokojil.
Einstein je ostal aktiven v fizični skupnosti skozi vsa svoja poznejša leta. Leta 1939 je slavno prepisal pismo predsedniku Franklinu D. Rooseveltu opozorilo, da se uran lahko uporabi za atomsko bombo.
Pozno v Einsteinovem življenju je sodeloval v vrsti zasebnih razprav s fizikom Nielsom Bohrom o veljavnost kvantne teorije. Bohorjeve teorije so se držale dneva, Einstein pa je pozneje kvantno teorijo vključil v svoje izračune.
Einsteinovi možgani
Einstein je umrl zaradi anevrizme aorte 18. aprila 1955. V bližini njegovega srca je počilo krvno žilo, poroča Ameriški muzej naravoslovja (AMNH). Na vprašanje, ali želi na operacijo, je Einstein zavrnil. "Rad bi šel, ko hočem iti," je rekel. "Brez okusa umetno podaljšati življenje. Svoj delež sem naredil; čas je, da grem. To bom naredil elegantno."
Einsteinovo telo - večina, vseeno - je bilo kremirano; njegov pepel je bil razporejen na neodkritem mestu, poroča AMNH. Vendar je zdravnik iz bolnišnice Princeton Thomas Harvey opravil obdukcijo, očitno brez dovoljenja, in odstranil Einsteinove možgane in očesna jabolka, je povedal Matt Blitz, ki je o možganih Einsteina pisal v stolpcu 2015 za Danes sem ugotovil.
Harvey je razrezal na stotine tankih odsekov možganskega tkiva, ki jih je postavil na diapozitive mikroskopa, in posnel 14 fotografij možganov iz več zornih kotov. S seboj je vzel možgansko tkivo, diapozitive in slike, ko se je preselil v Wichito v Kansasu, kjer je bil medicinski nadzornik v laboratoriju za biološko testiranje. [Galerija slik: Einstein's Brain]
V naslednjih 30 letih je Harvey poslal nekaj diapozitivov drugim raziskovalcem, ki so jih zahtevali, preostanek možganov pa je hranil v dveh steklenih kozarcih, včasih v škatlici s ciderjem pod hladilnikom piva. Zgodba o Einsteinovih možganih je bila v veliki meri pozabljena do leta 1985, ko so Harvey s sodelavci v reviji objavili svoje rezultate študije Eksperimentalna nevrologija..
Harvey leta 1988 ni uspel izpita za usposobljenost in mu je bila odvzeta zdravniška licenca, piše Blitz. Harvey je možgane na koncu podaril bolnišnici Princeton, kjer se je začelo potovanje možganov. Harvey je leta 2007 umrl.Kosi možganov Einsteina so zdaj v muzeju Mütter v Filadelfiji.
Kakšne študije so ugotovili
Avtorji študije Harvey iz leta 1985 so poročali, da imajo možgani Einsteina večje število glialnih celic (tistih, ki podpirajo in izolirajo živčni sistem) na nevrone (živčne celice) kot drugi možgani, ki so jih pregledali. Ugotovili so, da bi to lahko pomenilo, da imajo nevroni večje presnovne potrebe - z drugimi besedami, možganske celice Einsteina potrebujejo in porabijo več energije, kar bi lahko bilo tudi zato tako napredne miselne sposobnosti in konceptualne sposobnosti.
Vendar so drugi raziskovalci opozorili na nekaj težav s to študijo, po Ericu Chudlerju, nevroznanstvenik z univerze v Washingtonu. Prvič, na primer, drugi možgani, uporabljeni v raziskavi, so bili vsi mlajši od možganov Einsteina. Drugič, "eksperimentalna skupina" je imela samo en predmet - Einsteina. Potrebne so dodatne študije, da bi ugotovili, ali so te anatomske razlike pri drugih ljudeh. In tretjič, le majhen del možganov Einsteina je bil raziskan.
Druga študija, objavljena leta 1996 v reviji Pisma o nevroznanosti, ugotovili, da so možgani Einsteina tehtali le 1.230 gramov, kar je manj od povprečnih moških odraslih (približno 1.400 g). Tudi možganska skorja znanstvenika je bila tanjša kot pri petih kontrolnih možganih, vendar je bila gostota nevronov večja.
Študija, objavljena leta 2012 v reviji Brain, je razkrila, da imajo možgane Einsteina dodatno zlaganje v sivi snovi, mesto zavestnega razmišljanja. Zlasti frontalni reženji, regije, vezane na abstraktno misel in načrtovanje, so imele nenavadno dovršeno zlaganje.
Einsteinova znanstvena zapuščina
Einsteinova zapuščina v fiziki je pomembna. Tu je nekaj ključnih znanstvenih načel, ki jih je uveljavil:
Teorija posebne relativnosti: Einstein je pokazal, da so fizični zakoni enaki za vse opazovalce, dokler niso pod pospeškom. Vendar pa hitrost svetlobe v vakuumu je vedno enako, ne glede na to, s kakšno hitrostjo opazovalec potuje. To delo je vodilo do njegovega spoznanja, da sta prostor in čas povezana s tistim, kar danes imenujemo prostor-čas. Torej lahko dogodek, ki ga opazi en opazovalec, ob drugem času opazi tudi drugi opazovalec.
Teorija splošne relativnosti: To je bilo preoblikovanje zakona gravitacije. V 1600. letih je dr. Newton formuliral tri zakone gibanja, med njimi pa je opisal, kako gravitacija deluje med dvema telesoma. Sila med njima je odvisna od tega, kako masiven je vsak predmet, in kako daleč so predmeti. Einstein je določil, da ogromen predmet pri razmišljanju o vesolju in času povzroči izkrivljanje prostora-časa (na primer polaganje težke žoge na trampolin). Gravitacija se izrazi, ko drugi predmeti padejo v "vodnjak", ustvarjen z izkrivljanjem v prostoru-času, kot marmor, ki se valja v veliko žogo. Splošna relativnost je v preizkusu leta 2019 prestala nedavni veliki preizkus ki vključuje supermasivno črno luknjo v središču Mlečne poti.
Fotoelektrični učinek: Einsteinovo delo iz leta 1905 je predlagalo, da bi bilo treba svetlobo razmišljati kot tok delcev (fotonov) namesto zgolj na en val, kot je bilo običajno takrat. Njegovo delo je pomagalo razvozlati radovedne rezultate, ki jih znanstveniki prej niso znali pojasniti.
Enotna teorija polja: Einstein je večino svojih poznejših let preživel v poskusu spajanja polj elektromagnetizma in gravitacije. Bil je neuspešen, a morda je bil pred svojim časom. Drugi fiziki še vedno delajo na tej težavi.
Einsteinova zapuščina za astronomijo
Einsteinovega dela je veliko, vendar je tu nekaj najpomembnejših v astronomiji:
Gravitacijski valovi: Leta 2016 je Laser Interferometer Gravitacijski-valovni observatorij (LIGO) zaznal valovanje vesolja in časa - sicer znano kot gravitacijski valovi - do tega je prišlo, ko so črne luknje trčile približno 1,4 milijarde svetlobnih let od Zemlje. LIGO je tudi prvič ugotovil gravitacijske valove leta 2015, stoletje po tem, ko je Einstein napovedal, da obstajajo ta valovanja. Valovi so plat Einsteinove teorije splošne relativnosti.
Merkurjeva orbita: Živo srebro je majhen planet, ki kroži blizu zelo masivnega predmeta glede na njegovo velikost - sonce. Njegove orbite ni bilo mogoče razumeti, dokler splošna relativnost ni pokazala, da ukrivljenost prostora-časa vpliva na gibanje Merkurja in spreminja njegovo orbito. Obstaja majhna verjetnost, da bi se lahko Merkur v času milijard let zaradi teh sprememb izrinil iz našega osončja (s še manjšo možnostjo, da bi lahko trčil v Zemljo).
Gravitacijsko lečo: To je pojav, pri katerem ogromen predmet (na primer galaksija ali črna luknja) upogne svetlobo okoli njega. Astronomi, ki gledajo to območje s teleskopom, lahko potem vidijo predmete neposredno za masivnim objektom zaradi upogiba svetlobe. Znan primer tega je Einsteinov križ, kvazar v ozvezdje Pegasus: Galaksija, stara približno 400 milijonov svetlobnih let, upogne svetlobo kvazarja, tako da se ta štirikrat pojavi okoli galaksije.
Črne luknje: Aprila 2019 je teleskop Event Horizon pokazal prvega slike črne luknje. Fotografije so ponovno potrdile več vidikov splošne relativnosti, med drugim ne le, da obstajajo črne luknje, ampak tudi, da imajo krožno obzorje dogodkov - točko, na kateri ne more uiti nič, niti svetloba.
Dodatni viri:
- Poiščite odgovore na pogosto zastavljena vprašanja o Albertu Einsteinu na spletni strani Nobelove nagrade.
- Preglejte digitalizirane različice Einsteinovi objavljeni in neobjavljeni rokopisi na spletnem arhivu Einstein.
- Več o tem Einsteinov memorial v stavbi Nacionalne akademije znanosti v Washingtonu, D.C.
