După cum Albert Einstein a luptat pentru lumea europeană și fizica teoretică
Formare / / December 19, 2019
La începutul secolului XX în domeniul fizicii au făcut descoperiri extraordinare, dintre care unele au aparținut lui Albert Einstein, creatorul teoriei generale a relativității.
Oamenii de știință sunt pe punctul de vedere cu totul nouă a universului, care li se cere curaj intelectual, gata să plonja în teoria și aptitudinile necesare pentru a face față cu complexe aparat matematic. Apel primit, nu toate, și, așa cum se întâmplă, pe dezbaterea științifică suprapusă diferențele politice cauzate de primul Primul Război Mondial, Apoi - venirea la putere a lui Hitler în Germania. Einstein și imediat a demonstrat o cifră în jurul valorii de cheie, care a rupt sulița.
Einstein împotriva tuturor
Primul război mondial a fost însoțită de o creștere semnificativă a patriotică în rândul populației statelor părți, inclusiv oamenii de știință.
În Germania, în 1914, 93 de oameni de știință și artiști, printre care Max Planck și Fritz Haber Wilhelm Roentgen, a publicat un manifest, își exprimă sprijinul deplin pentru guvern și războiul, pe care-l conduce: „Noi, reprezentanții științei germane și artă, să declare toate protest mondial cultural împotriva minciunilor și calomnia, care dușmanii noștri încearcă să contamineze dreptul de lucru în Germania, a aplicat o luptă grea pentru existență.
<...> Fără a militarismului german cultura germană ar fi fost distrus cu mult timp în urmă în fașă. militarismului german este un derivat al culturii germane, și a fost născut într-o țară care, la fel ca nici o altă țară din lume supusă timp de secole, jefuind raiduri. "Cu toate acestea am găsit un om de știință german, care a vorbit cu tărie împotriva unor astfel de idei. Albert Einstein a publicat în 1915 un manifest de întoarcere „europenii“: „Niciodată înainte de după război nu a încălcat interacțiunea culturilor. <...> Datoria europenilor care au educație și bun va - nu permite să dea în Europa ". Cu toate acestea, acest apel, cu excepția Einstein a semnat doar trei oameni.
om de știință german Einstein a devenit destul de recent, deși născut în Germania. Instituție de învățământ a absolvit în Elveția, iar apoi aproape zece ani, diferite universități europene l-au refuzat accesul la locul de muncă. Acest lucru sa datorat în parte faptului modul în care Einstein a apelat să ia în considerare candidatura.
Astfel, într-o scrisoare către Paul Drude, creatorul teoriei electronilor metalelor, el a arătat mai întâi două erori în teoria sa, și abia apoi a cerut să ia la locul de muncă.
Ca rezultat, Einstein a trebuit să se stabilească în oficiul de brevete elvețian în Berna, și numai la sfârșitul anului 1909, el a fost capabil de a obține o poziție în Universitatea din Zurich. Și deja în 1913, Max Planck însuși cu viitorul laureat al Premiului Nobel pentru Chimie Walther Nernst personal a sosit la Zürich Einstein convinge să ia cetățenia germană, muta la Berlin și să devină un membru al Academiei prusace de Științe și director al Institutului Fizică.
Lucrarea a fost pentru Einstein la oficiul de brevete uimitor de productiv din punct de vedere științific. „Când cineva a umblat prin, am bagat notițe într-un sertar și a pretins a fi angajat în lucrarea de brevet,“ - a amintit el. 1905 a mers în jos în istorie ca știință Annus mirabilis"annus mirabilis".
În acest an, în revista Annalen der Physik au fost patru articole ale lui Einstein, în care a fost capabil să descrie, teoretic, mișcarea browniană a explicat, folosind ideea Planck de cuante de lumină, efectul fotoelectric sau emisia de electroni dintr-un efect metalic atunci când este iradiat cu lumină (în acel J. experiment. J.. Thomson a descoperit electronul), și să contribuie în mod decisiv la crearea teoriei speciale a relativității.
coincidență uimitoare: teoria relativității a apărut aproape simultan cu teoria cuantică, și la fel de brusc și irevocabil a schimbat bazele fizicii.
În secolul al XIX-lea a fost stabilit cu fermitate caracterul val de lumină, iar oamenii de știință sunt interesați în structura substanței, în care valurile se propage.
În ciuda faptului că nimeni nu a văzut încă aerul (așa-numita această substanță) în mod direct, fără îndoială, că există și reflectată în întregul Universul nu a aparut: era clar că unda ar trebui să fie extins la unele mediu elastic, similar cu cercurile de o piatră aruncată în apă: suprafața apei la punctul de piatră incidență începe să oscileze, și așa cum este elastic, vibrațiile sunt transmise la punctul vecine de la ei - către țările vecine și așa mai departe. Existența obiectelor fizice care nu pot fi văzute cu ajutorul instrumentelor disponibile, după descoperirea atomilor și electroni, de asemenea, nu este o surpriză.
Una întrebări simple pe care fizica clasică nu a putut găsi un răspuns, a fost: este interesat daca aerul corpurile în ea în mișcare? Până la sfârșitul secolului al XIX-lea unele experimente au arătat în mod clar că eterul este complet antrenat de corpuri în mișcare, și altele, și nu mai puțin convingător - care este interesat doar parțial.
Cercuri pe apă, - un exemplu de undă într-un mediu elastic. Dacă nici un corp în mișcare poarta ester al unui, viteza luminii în raport cu corpul va consta din viteza luminii relative la eter și cea mai mare parte a corpului viteza. Dacă se transportă pe deplin ester (așa cum se întâmplă atunci când se deplasează într-un lichid vâscos), viteza luminii în raport cu corpul este egal cu viteza luminii relative la eter și nu depinde de viteza corp.
fizician franceză Louis Fizeau în 1851 an au aratat ca esterul parțial interesat într-un curent de apă în mișcare. Intr-o serie de experimente 1880-1887 American Albert Michelson si Edward Morley, pe de o parte, a confirmat cu o mai mare precizie Fizeau concluzie și cu de altă parte - am constatat că se rotește Pământului în jurul Soarelui, poarta complet eterul de-a lungul, adică, viteza luminii în lume, nu depinde de modul în care aceasta mișcă.
Pentru a determina modul în care se mișcă de pământ în raport cu eterul, Michelson și Morley construit un dispozitiv special, un interferometru (a se vedea. schema de mai jos). Lumina de la sursa cade pe placa semitransparent, este reflectată parțial dintr-o oglindă 1 și parțial trece la oglinda 2 (oglinda sunt echidistant față de placa). Fasciculele reflectată de oglinzi, apoi re-intra pe o placă translucide și de la ea vin împreună la detector, în cazul în care un model de interferență.
Când Pământul se deplasează în raport cu eterul, de exemplu în direcția oglinzii 2, atunci viteza luminii în direcțiile orizontale și verticale nu vor se potrivesc, ceea ce ar trebui să conducă la o schimbare a fazelor undelor reflectate de oglinzi diferite la detector (de exemplu, așa cum se arată în diagrama, dreapta jos). În realitate, deplasarea nu a fost observat (a se vedea. Stânga jos).
Einstein vs. Newton
Într-o încercare de a înțelege mișcarea de eter și propagare a luminii în ea Lorentz și matematicianul francez Henri Poincaré a avut sugerează că dimensiunea corpurilor în mișcare se schimbă în raport cu dimensiunea fixă și, în plus, timpul pentru corpurilor în mișcare curge mai încet. Este dificil de imaginat - și Lorentz privit aceste ipoteze mai mult ca un truc matematic decât efect fizic - dar acestea sunt lăsate să cadă de acord asupra mecanicii, teoria electromagnetica a luminii și a datelor experimentale.
Einstein în două articole în 1905 ar putea, pe baza unor considerente intuitive pentru a crea o teorie coerentă, în care toate aceste efecte uimitoare sunt rezultatul a două postulate:
- viteza luminii este constantă și nu depinde de modul în care sursa de mișcare și receptor (și este aproximativ egal la 300.000 km / s);
- la orice sistem fizic legile fizice sunt aceleași, indiferent dacă acesta se mișcă fără accelerație (la orice viteză) sau în repaus.
Și el a adus cel mai bine-cunoscut formula fizico - E = mc2! Mai mult, datorită mișcării primului eterul postulat a încetat să aibă o valoare Einstein pur și simplu abandonat - lumina se poate propaga în vid.
Efectul timpului de dilatare, în special, conduce la celebrul „paradoxul gemene“. Dacă unul dintre cei doi gemeni, Ivan, este trimis pe o nava spatiala la stele, iar al doilea, Petru, este încă în așteptare pentru el pe pământ, după întoarcere se dovedește că Ivan au vârsta mai mică de Petru, pentru că timpul pentru el să se miște repede nava curgea mai încet decât Pământ.
Acest efect, precum și alte diferențe între teoria relativității de mecanicii obișnuite, prezentată doar la un imens viteză, comparabile cu viteza luminii, așa că nu le-a întâlnit în lor de zi cu zi viață. Pentru viteza normală cu care ne întâlnim în lume, fracția v / c (rechemare, c = 300.000 kilometri pe secundă) diferă foarte puțin de la sol, și ne întoarcem la o lume familiară și confortabilă a mecanicii școlare.
Cu toate acestea, trebuie luate în considerare efectele relativității, de exemplu, atunci când sincronizarea ceas la sateliții GPS, cu sistem terestru pentru sistemul de poziționare precisă de lucru. În plus, încetinirea efect de timp este investigarea particulelor elementare. Multe dintre ele sunt instabile și într-un timp foarte scurt, transformat în celălalt. De obicei, cu toate acestea, se mișcă rapid, și, astfel, timp înainte de a le converti la punctul observatorului de vedere este întins, ceea ce le permite să se înregistreze și să investigheze.
Teoria specială a relativității a apărut din necesitatea de a reconcilia teoria electromagnetică a luminii cu mecanica rapid (și la o viteză constantă) a corpurilor în mișcare. După ce sa mutat în Germania, Einstein a finalizat teoria relativității generale (GR), care se adaugă la fenomenele electromagnetice și mecanice ale gravitației. Sa dovedit că câmpul gravitațional poate fi descrisă ca o deformare a spațiului și a timpului de către un corp masiv.
O consecință a curburii GR este calea fasciculului atunci când trece lumina lângă o masă mare. Prima încercare de verificare experimentală a relativității generale a fost de a avea loc în vara anului 1914, sub supravegherea unei eclipse solare în Crimeea. Cu toate acestea, echipa germană de astronomi a fost internat în legătură cu războiul. Este într-un sens salvat reputația GRT, deoarece în momentul în care teoria conținea erori și a dat o predicție incorectă a unghiului de deviere a fasciculului.
În 1919, fizicianul britanic Arthur Eddington în timpul observării eclipsei pe insula Principe în largul coastei de vest a Africii a fost în măsură să confirme că lumina stele (el a fost văzut de faptul că soarele nu a fost eclipsat), care trece prin Soare este deviat de exact un unghi, care prezice ecuația Einstein.
Deschiderea Eddington a făcut Einstein un superstar.
ziua a șaptea din noiembrie 1919, la înălțimea Conferinței de Pace de la Paris, când toată atenția, se pare, ar trebui să se concentreze pe modul în care va fi lumea există după primul război mondial, ziarul The Times din Londra a ieșit cu un editorial: „Revoluția în știință: o nouă teorie a universului, ideile lui Newton învins. "
Reporterii urmărit Einstein peste tot, de hartuire cereri pentru a explica teoria relativității într-o coajă de nucă, și sălile, în cazul în care El a dat prelegeri publice, au fost completate cu (în acest caz, în conformitate cu contemporanii, Einstein nu a fost foarte bun lector; elevii au avut puțină înțelegere a esenței de curs, dar încă a venit pentru a vedea o celebritate).
În 1921, Einstein împreună cu limba engleză biochimist și viitorul președinte al Israelului Chaim Weizmann M-am dus într-un tur curs al Statelor Unite la fonduri pentru a sprijini așezările raise evreiești din Palestina. Potrivit The New York Times, «Metropolitan Opera au ocupat toate locurile din groapa orchestrei la ultimul galorki rând, sute de oameni în picioare pe culoarele dintre banci„. Corespondente a subliniat: „Einstein a vorbit germană, dar dornici de a vedea și auzi persoana, care a completat conceptul științific al universului cu o nouă teorie a spațiului, timpului și mișcare, au ocupat toate locurile din sala. "
În ciuda succesului publicului larg, teoria comunitatea științifică a relativității a fost primit cu mare dificultate.
De la 1910 la 1921 colegii progresiști ori zece nominalizat Einstein pentru Premiul Nobel pentru fizică, dar conservatoare de fiecare dată când Comitetul Nobel a refuzat, invocând faptul că teoria relativității nu a primit încă suficiente experimentale confirmare.
După expediția, Eddington totul a început să dea o mai mare scandal, iar în 1921, încă nu a convins membrii comisiei au luat o soluție elegantă - atribuire Einstein Premiul, nu a menționat teoria relativității, și anume: „Pentru serviciile la fizica teoretică și mai ales pentru descoperirea legii fotoelectric efect. "
fizica ariene împotriva lui Einstein
Popularitatea lui Einstein în Occident a provocat o reacție dureroasă a colegilor din Germania, care au fost practic izolate după manifest militant din 1914 și înfrângerea în primul război mondial. În 1921, Einstein a fost singurul om de știință german care a primit o invitație la Mondiale Solvay Fizica Congresul de la Bruxelles (pe care el, cu toate acestea, ignorate în favoarea o excursie în SUA cu Weizmann).
În același timp, în ciuda diferențelor ideologice, cu majoritatea colegilor patriotice Einstein a reușit să mențină relații de prietenie. Dar extreme elevii de dreapta și de oameni de știință, Einstein a câștigat o reputație ca un trădător care bate pe căi greșite știința germană.
Unul dintre reprezentanții acestei aripi a fost Philipp Lenard. În ciuda faptului că în 1905 pentru un studiu experimental de electroni, rezultând în efectul fotoelectric, Lenard a primit Premiul Nobel pentru fizică, el mereu a suferit din faptul că contribuția sa la știința nu este recunoscută suficient grad.
În primul rând, în 1893, el a împrumutat tubul de descărcare de casă Roentgen, și în 1895, Roentgen a descoperit că tuburile de descărcare emit raze necunoscute până în prezent pentru știință. Leonard consideră că deschiderea ar trebui să fie cel puțin considerată ca o comună, dar toată slava descoperirii și Premiul Nobel pentru Fizică în 1901 a fost la un Roentgen. Lenard a fost indignat și a spus că este mama raze, in timp ce X-ray este doar o moasa. În acest caz, se pare că, în experimentele decisive cu raze X tub Lenard încă nu este utilizat.
În al doilea rând, Lenard a fost mult jignit de fizicianul britanic. El a contestat prioritatea descoperirii a electronului în Thomson și a acuzat omul de știință britanic că el se referă în mod incorect la munca sa. Lenard a creat un model al atomului, care poate fi considerat precursorul modelului Rutherford, dar nu a fost marcat în mod corespunzător. Nu este surprinzator, Leonard numit englezii o națiune de egoistă și comercianți înșelătoare, iar germanii, dimpotrivă - națiunea eroi și după primul război mondial, a oferit pentru a aranja un Continental intelectual britanic blocadă.
În al treilea rând, Einstein a fost în măsură să explice teoretic efectul fotoelectric, și Lenard în 1913, chiar înainte de controversa legată de război, chiar l-au recomandat pentru un profesor. Dar Premiul Nobel pentru descoperirea legii efectului fotoelectric în 1921 a dat un Einstein.
Începutul anilor '20, în general, au fost un moment dificil pentru Lenard. El a intrat în conflict cu idei de stânga cu entuziasm de studenți și a fost umilit public atunci când, după uciderea politicilor liberale evreiești origine, și ministrul de externe german Walter Rathenau a refuzat să se scufunde steagul pentru construirea lui institut Heidelberg.
economiile investite în titluri de creanță ale guvernului, au fost arse ca urmare a inflației, iar în 1922 de efectele malnutriției în timpul războiului, moartea unicului său fiu. Lenard a devenit înclinați să creadă că problema Germaniei (inclusiv știința germană) sunt rezultatul unei conspirații evreiești.
Un asociat apropiat al lui Lenard, în acest moment a devenit Johannes Stark, Premiul Nobel pentru Fizică în 1919, de asemenea, tind să dea vina propriile lor eșecuri în uneltirile evreilor. Stark după război, spre deosebire de Societatea liberală fizică a organizat conservator „german colegiu comunitate profesională profesori“, cu care au încercat să controleze finanțarea cercetării și numirea în pozițiile științifice și didactice, dar nu El a reușit. După faptul că nu a proteja un student absolvent in 1922, Stark a spus că este înconjurat de admiratori ai lui Einstein, și a demisionat din funcția de profesor universitar.
În 1924, la șase luni de la puciului de bere în Grossdeutsche Zeitung ziar a publicat un articol de Lenard și Stark, „Hitler și spiritul științei.“ Autorii au comparat pe Hitler cu astfel de giganți de știință precum Galileo, Kepler, Newton, și Faraday ( „Ce fericire, că geniul în trup viu printre noi! „), și, de asemenea, a lăudat geniul ariană și condamnat lui descompunere Iudaismul.
Potrivit lui Lenard și Stark, știința pernicioasă influența evreiască sa manifestat în noi domenii ale fizicii teoretice - cuantice mecanică și teoria relativității, cerând respingerea ideilor vechi și de a folosi un complex și nefamiliare matematic aparate.
Pentru generația mai în vârstă de oameni de știință, chiar și cei talentați ca Leonard, a fost o provocare pe care puțini au fost în măsură să accepte.
Lenard opus „evreiască“, adică, fizica teoretică „arian“, adică experimentală, și a cerut ca știința germană sa concentrat pe acesta din urmă. În prefața la cartea „Fizica germană“, el a scris: „fizicianul german? - Întreabă oameni. Aș putea spune, de asemenea, fizica ariene, sau fizica nordice oameni denunțătorilor fizică, fizică celor care au fondat studiul științelor naturii. "
Pentru o lungă perioadă de timp, „fizica arian“ Lenard și Stark a rămas un fenomen marginal, și fizica diferite origine au fost angajate în Germania, cercetări teoretice și experimentale cele mai ridicate nivel.
Totul sa schimbat când în 1933 a devenit cancelar al Germaniei Adolf Hitler. Einstein, care era în acel moment în Statele Unite, a refuzat cetățenia germană și membru al Academiei de Stiinte si presedinte al Academiei Max Planck a salutat decizia: „In ciuda golfului profund între opiniile noastre politice, prietenia noastră personală va rămâne mereu neschimbat“, - a asigurat lui Einstein personal corespondență. Cu toate acestea, unii membri ai Academiei au fost deranjat de faptul că Einstein nu a avut timp excluse de la ea ostentativ.
Curând Johannes Stark a devenit presedinte al Institutului fizico-tehnic si Fundatia Germana pentru Cercetare. Pe parcursul anului următor Germania a lăsat un sfert din fizicieni și fizicieni teoretice jumătate.