W ciągu czterech miesięcy, od marca do czerwca 1905 roku, Albert Einstein wydał cztery artykuły, które zrewolucjonizowały naukę. Jeden wyjaśnił, jak mierzyć wielkość cząsteczek w cieczy, drugi przedstawił sposób określania ich ruchu, a trzeci opisał, w jaki sposób światło dociera do pakietów zwanych fotonami - podstawą fizyki kwantowej i ideą, która ostatecznie przyniosła mu Nagrodę Nobla. Czwarty artykuł wprowadził szczególną teorię względności, prowadząc fizyków do ponownego rozważenia pojęcia przestrzeni i czasu, które wystarczyło od zarania cywilizacji. Następnie, kilka miesięcy później, niemal po namyśle, Einstein wskazał w piątym artykule, że materia i energia mogą być wymienne na poziomie atomowym, a konkretnie E = mc2, naukowe podstawy energii jądrowej i najsłynniejsze równanie matematyczne w historia.
powiązana zawartość
- Jak Albert Einstein wykorzystał swoją sławę do potępienia amerykańskiego rasizmu
Nic dziwnego, że 2005 został ogłoszony na całym świecie jako święto wszystkich rzeczy Einsteina. Międzynarodowe organizacje fizyki ogłosiły tę stulecie Światowym Rokiem Fizyki, a tysiące instytucji naukowych i edukacyjnych poszły za ich przykładem. Obrazy Einsteina stały się jeszcze bardziej popularne niż zwykle, a dyskusje o jego wpływie stały się kulturowym bębnieniem. „Jego imię jest synonimem nauki” - mówi Brian Schwartz, fizyk z City University of New York Graduate Center. „Jeśli poprosisz dzieci, aby pokazały ci, jak wygląda naukowiec, pierwszą rzeczą, jaką narysują, są dzikie białe włosy”.
Pod wieloma względami „cudowny rok” Einsteina zapoczątkował epokę współczesną, z jej porywającymi, niezgodnymi punktami widzenia i wstrząsami dla ustalonych prawd. Ale ogólnie czas był jednym z wielkich przewrotów kulturowych i społecznych. Również w 1905 r. Zygmunt Freud opublikował swój esej „Dowcipy i ich stosunek do nieświadomości” oraz relację z jednej z jego pierwszych psychoanalizy. Pablo Picasso przeszedł z okresu niebieskiego do okresu różanego. James Joyce ukończył swoją pierwszą książkę, Dubliners . Nadal jednak nikomu nie przemyślano uniwersalnych założeń, niż Einsteina.
Z tego powodu Einstein jest dziś bardziej mitem niż człowiekiem, a istotą tego mitu jest to, że działania jego umysłu są poza zasięgiem nie tylko większości śmiertelników, ale nawet fizyków. Podobnie jak w przypadku wielu mitów, jest w tym trochę prawdy. „Trzy razy nauczyłem się ogólnej teorii względności” - mówi Spencer Weart, dyrektor Centrum Historii Fizyki w Amerykańskim Instytucie Fizyki. „To takie trudne, subtelne, inne”.
Ale mit ma też sporo przesady. Od samego początku, na długo przed tym, jak stał się Einsteinem Niezgłębionym, najbardziej przewidujący z jego kolegów fizyków zrozumiał, co osiągnął, i jego większe znaczenie. Wymyślił fizykę na nowo, co jest po prostu innym sposobem na powiedzenie, że wymyślił sposób, w jaki my wszyscy - zarówno fizycy, jak i niefizycy - wyobrażamy sobie nasze miejsce w kosmosie.
Szczególnie wymyślił teorię względności. W traktacie z 1632 r. Galileo Galilei przedstawił, co stałoby się klasyczną wersją teorii względności. Zaprosił cię, swojego czytelnika, do wyobrażenia sobie siebie w doku, obserwując statek poruszający się w stałym tempie. Gdyby ktoś na szczycie masztu statku zrzucił kamień, to gdzie miałby wylądować? U podstawy masztu? A może niewielka odległość wstecz, odpowiadająca odległości, którą pokonał statek podczas spadania skały?
Intuicyjna odpowiedź to niewielka odległość z powrotem. Prawidłowa odpowiedź jest podstawą masztu. Z punktu widzenia marynarza, który zrzucił kamień, skała spada prosto w dół. Ale dla ciebie w doku kamień wydaje się spadać pod kątem. Zarówno ty, jak i marynarz mielibyście równe prawo do racji - ruch skały jest zależny od tego, kto ją obserwuje.
Einstein miał jednak pytanie. Niepokoiło go to przez dziesięć lat, od 16-letniego studenta w Aarau w Szwajcarii, aż do pewnego fatalnego wieczoru w maju 1905 roku. Po powrocie do domu z pracy Einstein rozmawiał z Michele Besso, koleżanką z fizyki i jego najlepszy przyjaciel w urzędzie patentowym w Bernie w Szwajcarii, gdzie obaj byli urzędnikami. Pytanie Einsteina w istocie komplikowało wyobrażenia Galileusza: co jeśli obiekt schodzący ze szczytu masztu nie był skałą, ale wiązką światła?
Jego wybór nie był arbitralny. Czterdzieści lat wcześniej szkocki fizyk James Clerk Maxwell wykazał, że prędkość światła jest stała. To samo, niezależnie od tego, czy zbliżasz się do źródła światła, czy od niego, czy też zbliżasz się do ciebie lub od niego. (To, co się zmienia, to nie prędkość fal świetlnych, ale liczba fal, które docierają do ciebie w określonym czasie.) Załóżmy, że wrócisz do doku i spojrzysz na statek Galileusza, tylko teraz wysokość jego masztu jest 186 282 mil, czyli odległość, jaką światło pokonuje w próżni w ciągu jednej sekundy. (To wysoki statek.) Jeśli osoba na szczycie masztu wysyła sygnał świetlny prosto w dół, gdy statek jest w ruchu, to gdzie wyląduje? Dla Einsteina i Galileusza ląduje u podstawy masztu. Z twojego punktu widzenia na doku podstawa masztu wysunie się spod szczytu masztu podczas opadania, tak jak miało to miejsce, gdy spadała skała. Oznacza to, że odległość, którą przebyło światło, z twojego punktu widzenia wydłużyła się. To nie jest 186 282 mil. To więcej.
Właśnie tam Einstein zaczyna odchodzić z Galileusza. Prędkość światła wynosi zawsze 186 282 mil na sekundę. Prędkość to po prostu odległość podzielona przez „czas na”. W przypadku wiązki światła prędkość wynosi zawsze 186 282 mil na sekundę, więc jeśli zmienisz odległość, którą podróżuje wiązka światła, musisz również zmienić czas.
Musisz zmienić czas.
„Dziękuję!” Einstein przywitał Besso rano po ich doniosłej dyskusji. „Całkowicie rozwiązałem problem”.
Według obliczeń Einsteina sam czas nie był stały, absolutny, niezmienna część wszechświata. Teraz była to zmienna, która zależała od tego, jak ty i cokolwiek obserwujesz, poruszasz się względem siebie. „Każdy inny fizyk zakładał, że istnieje uniwersalny zegar światowy, który utrzymuje czas”, mówi Schwartz. „Einstein całkowicie usunął ten pomysł”. Z punktu widzenia osoby stojącej na doku czas potrzebny na dotarcie światła do pokładu statku był dłuższy niż sekunda. Oznacza to, że czas na pokładzie statku wydawał się płynąć wolniej niż na doku. Einstein wiedział, że sytuacja odwrotna również musi być prawdziwa. Z punktu widzenia marynarza dok byłby w ruchu, a zatem wiązka światła wysłana z wysokiego słupka na lądzie wydawałaby mu się podróżować nieco dalej niż tobie na doku. Dla marynarza czas na lądzie zdawałby się płynąć wolniej. I oto mamy: nową zasadę względności.
„Odtąd sama przestrzeń i sam czas są skazane na zanikanie w zwykłe cienie”, oświadczył niemiecki matematyk Hermann Minkowski w 1908 roku. Inni fizycy dokonali obliczeń, które wykazały podobną różnicę w pomiarze czasu między dwoma obserwatorami, ale zawsze dodawali jakąś wersję „ale nie bardzo”. Dla nich różnica w czasie może wynikać z matematyki, ale nie na świecie. Einstein powiedział jednak, że nie ma „naprawdę”. Jest tylko to, co ty na doku możesz zmierzyć o czasie na pokładzie poruszającego się statku i co żeglarz może zmierzyć o czasie na pokładzie poruszającego się statku. Różnica między nimi polega na matematyce, a matematyką jest świat. Wgląd Einsteina polegał na tym, że ponieważ te percepcje są wszystkim, co możemy kiedykolwiek wiedzieć, mają one również znaczenie, jeśli chodzi o pomiar wszechświata.
Smithsonian National Museum of American History, Photographic History Collection („Wiem, że ten miły los pozwolił mi znaleźć kilka fajnych pomysłów po wielu latach gorączkowej pracy”, napisał kiedyś Einstein (w Institute for Advanced Study w Princeton w 1940 r.) do innego fizyka). To było dość mocne zajęcie dla 26-letniego urzędnika, który zaledwie kilka tygodni wcześniej złożył pracę doktorską na Uniwersytecie w Zurychu. Einstein będzie pracował w urzędzie patentowym do 1909 r., Ale jego zapomnienie minęło, przynajmniej wśród fizyków. W ciągu roku od ukończenia pracy nad teorią względności jego pomysły były dyskutowane przez jednych z najwybitniejszych naukowców w Niemczech. W 1908 roku fizyk Johann Jakob Laub podróżował z Würzburga do Berna, aby uczyć się z Einsteinem, wykrzykując, że znalezienie wielkiego człowieka, który wciąż pracuje w urzędzie patentowym, było jednym z „złych żartów”. Ale Einstein nie narzekał. Jego „przystojna” pensja, jak napisał przyjacielowi, wystarczała na utrzymanie żony i 4-letniego syna Hansa Alberta, a jego harmonogram pozostawił mu „osiem godzin zabawy w ciągu dnia, a potem jest także niedziela. „Nawet w pracy znalazł mnóstwo czasu na sen.
Podczas jednego z takich snów Einstein doświadczył czegoś, co później nazwałby „najszczęśliwszą myślą w moim życiu”.
Wiedział, że jego specjalna teoria względności z 1905 r. Dotyczyła tylko relacji między ciałem w spoczynku a ciałem poruszającym się ze stałą prędkością. Co z ciałami poruszającymi się ze zmieniającymi się prędkościami? Jesienią 1907 r. Zobaczył w swoim umyśle wizję podobną do wiązki światła opadającej z masztu: człowieka spadającego z dachu.
Co za różnica? W przeciwieństwie do wiązki światła, która porusza się ze stałą prędkością, spadający człowiek przyspieszyłby. Ale w innym sensie również odpoczywał. W całym wszechświecie każdy skrawek materii wywierałby swój nadzwyczaj przewidywalny wpływ na człowieka poprzez grawitację. To był kluczowy wgląd Einsteina - że przyspieszenie i grawitacja to dwa sposoby opisania tej samej siły. Tak jak ktoś na pokładzie statku Galileusza miałby takie samo prawo myśleć o doku opuszczającym statek, jak statek opuszczający dok, tak człowiek swobodnie spadający z dachu miałby prawo myśleć o tym, że jest w spoczynku, podczas gdy ziemia pędzi ku niemu. I oto mamy: kolejna zasada względności, zwana ogólną teorią względności.
„Einstein zawsze brał to, co wszyscy inni uważali za dwa całkowicie różne scenariusze natury i uważał je za równoważne”, mówi Gerald Holton z Harvardu, czołowy badacz Einsteina. Przestrzeń i czas, energia i masa oraz przyspieszenie i grawitacja: jak mówi Holton: „Einstein zawsze stawiał sobie pytanie: dlaczego powinny istnieć dwa różne zjawiska z dwiema różnymi teoriami, aby je wyjaśnić, kiedy wyglądają dla mnie jak jedno zjawisko?”
Jednak po wizji z 1907 roku minęło kolejne osiem lat, zanim Einstein opracuje równania na poparcie tego. Einstein powiedział znajomym, że kiedy w końcu zorientował się matematyki, aby zademonstrować ogólną teorię względności w 1915 r., Coś pękło w nim. Czuł, jak jego serce bije nieregularnie, a kołatanie serca nie zatrzymywało się przez wiele dni. Później napisał przyjacielowi: „Byłem ponad sobą z podniecenia”.
Do tego czasu Einstein był profesorem na Uniwersytecie Berlińskim, a Wielka Wojna szalała na całym kontynencie. Aby wiadomość o osiągnięciach Einsteina dotarła do szerszego świata fizyków, musiała podróżować przez linie wroga. Einstein przeniósł swoje pisma o ogólnej teorii względności do Holandii, a stamtąd znajomy fizyk przekazał je przez Morze Północne do Anglii, gdzie ostatecznie dotarli do Arthura Eddingtona, być może jedynego astronoma na świecie o sile politycznej i eksponacie naukowym wystarczającym do mobilizacji zasoby wojenne i poddanie próbie ogólnej teorii względności.
Einstein wysunął teorię, że zaćmienie Słońca stanowi rzadką okazję do zaobserwowania wpływu grawitacji na światło. Gdy niebo w ciągu dnia ciemnieje, gwiazdy stają się widoczne, a jeśli grawitacja Słońca przyciąga przechodzące światło, wówczas gwiazdy znajdujące się w pobliżu krawędzi Słońca wydają się być ustawione w pozycji o stopień dokładnie przewidziany przez równania. Eddington zjednoczył naukowe oddziały swojego narodu, a brytyjski astronom Royal Sir Frank Dyson złożył petycję do zubożałego rządu, aby wysłał dwie wyprawy, aby obserwować całkowite zaćmienie w dniu 29 maja 1919 r. - jedną do Sobral w Brazylii, a drugą do Príncipe, wyspa u zachodniego wybrzeża Afryki.
Pod koniec września Einstein otrzymał telegram z informacją, że wyniki zaćmienia były zgodne z jego przewidywaniami. W październiku przyjął gratulacje najwybitniejszych fizyków na kontynencie podczas spotkania w Amsterdamie. Potem poszedł do domu do Berlina. O ile wiedział, otrzymał należność.
„REWOLUCJA W NAUCE” trąbiło „ Times of London” z 7 listopada. „Nowa teoria wszechświata. Newtonowskie idee obalone. ”Poprzedniego dnia Dyson przeczytał na głos wyniki zaćmienia podczas rzadkiej wspólnej sesji Royal Society i Royal Astronomical Society. Prezydent Royal Society i odkrywca elektronu, JJ Thomson, nazwał teorię Einsteina cytatem, który krążył po całym świecie, „jednym z najbardziej doniosłych, jeśli nie najbardziej doniosłych, oświadczeń ludzkiej myśli”.
Dopiero wtedy, 14 lat po roku cudów Einsteina, zakres osiągnięć Einsteina stał się powszechną wiedzą. Ponieważ opinia publiczna dowiedziała się o szczególnej teorii względności i ogólnej teorii względności, mówi Weart, kult Einsteina szybko się połączył. „Potem przyszła teoria kwantowa, a ludzie wrócili i powiedzieli:„ Och, tak, Einstein też to zrobił ”. ”
Dokładna liczba artykułów o Einsteinie na całym świecie w 1919 roku - ten pierwszy rok sławy - jest prawdopodobnie niemożliwa; konkurs na esej sponsorowany przez Scientific American, mający na celu najlepsze wyjaśnienie względności w kategoriach laików, przyciągnął zgłoszenia z ponad 20 krajów. „Byłem tak zatłoczony pytaniami, zaproszeniami, wyzwaniami”, napisał Einstein w liście w tym okresie, „że śnię, że płonę w piekle i że listonosz jest Diabłem wiecznie ryczącym na mnie, rzucając nowe wiązki listów na czele, bo jeszcze nie odpowiedziałem starym. ”
I cała ta celebrytka, zauważył brytyjski astronom WJS Lockyer, był za odkryciami, które „nie dotyczą osobiście zwykłych ludzi; dotyczy to tylko astronomów ”. Głębokość reakcji mogła wynikać jedynie z historycznego momentu - następstwa Wielkiej Wojny. „Oto coś, co pobudziło wyobraźnię” - napisał Leopold Infeld, polski fizyk i przyszły współpracownik Einsteina: „ludzkie oczy spoglądają z ziemi pokrytej grobami i krwią na niebo pokryte gwiazdami”.
Dla wielu Einstein stał się symbolem powojennego zbliżenia i powrotu do rozsądku. Jak napisał do niego Eddington niecały miesiąc po ogłoszeniu zaćmienia: „Dla relacji naukowych między Anglią a Niemcami jest to najlepsza rzecz, jaka mogła się wydarzyć”. Nawet dzisiaj ta interpretacja wciąż się rezonuje. „Podczas tej wojny, kiedy znaczna część ludzkości poświęciła się bezsensownej destrukcji”, powiedział Holton, Einstein „ujawnił zarysy wielkiej budowy wszechświata. To musi się liczyć jako jeden z najbardziej moralnych czynów tamtych czasów. ”
Ale niektórzy krytycy teorii względności argumentowali, że Einstein był zaledwie jednym anarchistą napędzającym stosy pogrzebowe cywilizacji. Profesor mechaniki niebieskiej na Columbia University martwił się w „ New York Times” w listopadzie 1919 r., Że impuls do „odrzucenia dobrze przetestowanych teorii, na których zbudowano całą strukturę nowoczesnego rozwoju naukowego i mechanicznego”, brzmiał „ wojna, strajki, powstania bolszewików. ”
Oparcie polityczne Einsteina dodatkowo komplikowało reakcje ludzi na jego pracę. Avisceral, dożywotni antyautorytarny, zrzekł się niemieckiego obywatelstwa w wieku 16 lat, zamiast poddać się obowiązkowej służbie wojskowej. Teraz, w rodzącej się Weimarskiej Republice, Einstein, Żyd, został przedstawiony jako złoczyńca przez niemieckich nacjonalistów ze swastyką i jako bohater przez internacjonalistów. „Ten świat to ciekawy dom wariatów”, napisał przyjaciel Einstein. „Obecnie każdy woźnica i kelner kłócą się o to, czy teoria względności jest poprawna. Przekonanie Apersona w tej kwestii zależy od partii politycznej, do której należy. ”„ Argumenty ”wkrótce przerodziły się w groźby śmierci, a Einstein na krótko uciekł z Niemiec na podróż po Japonii. Po dojściu Hitlera do władzy w 1933 r. Einstein na dobre porzucił Niemcy. Zaakceptował wizytę w Institute for Advanced Study w Princeton, gdzie mieszkał w skromnym domu przy Mercer Street do swojej śmierci z powodu pękniętego tętniaka brzucha w wieku 76 lat w kwietniu 1955 roku.
Przez całe swoje lata publiczne Einstein ucieleśniał sprzeczności. Jako pacyfista byłby zwolennikiem budowy bomby atomowej. Argumentował za światem bez granic i prowadził kampanię na rzecz ustanowienia państwa Izrael - do tego stopnia, że w 1952 r. Został zaproszony na prezydenta. Był geniuszem, roztrząsającym bezmyślnie wokół swojego domu w Princeton, i był żartem, wystawiając język dla fotografa. Ale nie tylko te sprzeczności go wyróżniały. To była ich skala. Wszystkie były większe od życia, dlatego też myślenie szło tak samo, jak i on.
Ale nie był, jak dobrze wiedział. Jego pierwsze małżeństwo zakończyło się rozwodem, drugie zaś kuzynowi, jej śmiercią, prawie dwie dekady przed nim. Urodził jedną nieślubną córkę, która, jak się uważa, została oddana do adopcji i zaginęła w historii, oraz dwóch synów, Hansa Alberta i Eduarda. Jeden z nich, Eduard, cierpiał na schizofrenię. Hans Albert wykładał inżynierię na UC Berkeley. Jednak Einstein père w jakiś sposób stał się mitem wśród mężczyzn.
To był los, którego nienawidził Einstein. „Czuję się” - napisał przyjacielowi w 1920 r. - „jak wyryty obraz” - jak gdyby było coś bluźnierczego w tym, jak jego bałwochwalcy nawet wtedy zaczęli go kształtować. I może tak było. Gdy naziści zostaną pokonani, Einstein stanie się nie wszystkim dla wszystkich ludzi, ale jedną rzeczą dla wszystkich ludzi: świętym.
Podczas swojej pierwszej podróży do Stanów Zjednoczonych (w drodze z drugą żoną Elsą Einstein w 1921 r.) Einstein mieszał wykłady z fizyki z pozyskiwaniem funduszy w imieniu Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie. (Biblioteka Kongresu, dzięki uprzejmości American Institute of Physics Emillio Segre Visual Archives) Pomogła aureola białych włosów. W 1919 roku, kiedy świat poznał Einsteina, jego 40-letni, nieco zarozumiały wyraz twarzy wskazywał tylko na przyszłą karykaturę. Ale z czasem jego włosy opadły, niczym umysł niespętany, a worki pod jego oczami pogłębiły się, jakby z powodu ciężkiego patrzenia i zbyt częstego patrzenia. A jeśli chodzi o te oczy - cóż, kiedy Steven Spielberg projektował tytułową postać ET pozaziemskiej, i chciał, aby jego obcy ambasador dobrej woli miał oczy wilgotne jak mądry stary człowiek, a mimo to migoczący dziecięcym cudem, on wiedział, kogo użyć.
Na długo przed tym, jak opinia publiczna beatyfikowała Einsteina, jego koledzy fizycy zaczęli kwestionować jego nieomylność. Kiedy rosyjski matematyk Aleksandr Friedmann w 1922 r. Zauważył, że według jego obliczeń z wykorzystaniem równań Einsteina wszechświat może się rozszerzać lub kurczyć, Einstein napisał krótkie obalenie, twierdząc, że matematyka Friedmanna była błędna. Później Einstein przyznał, że błąd rzeczywiście był jego, ale pozostał skruszony. Dopiero po odkryciu amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a w 1929 r., Że inne galaktyki oddalają się od naszej własnej - że wszechświat rzeczywiście się rozszerza - Einstein ustąpił. Popełnił swój „największy błąd”, westchnął.
Upór zdominowałby także jego podejście do mechaniki kwantowej, mimo że pole to było częściowo wynikiem pracy Einsteina z 1905 r. Na temat fotonów. Einstein często i słynnie sprzeciwiał się centralnej metodzie teorii kwantowej - że świat subatomowy działa według statystycznych prawdopodobieństw, a nie pewności przyczynowo-skutkowych. „Bóg nie gra w kości ze wszechświatem”, często deklarował, i ku rosnącemu rozdrażnieniu kolegów spędził ostatnie trzy dekady swojego życia, próbując - bez powodzenia - znaleźć wielką jednolitą teorię, która wyeliminowałaby taką niepewność.
„Einstein był zdecydowany i widać w tym dobre i złe” - mówi Michael S. Turner, kosmolog z University of Chicago i dyrektor nauk matematycznych i fizycznych w National Science Foundation. „Był zdeterminowany, aby pogodzić ogólną teorię względności z teorią grawitacji Newtona i uderzył w stronę domu. Ale był też zdecydowany znaleźć jednolitą teorię pola, a od 1920 roku karierą był zwykły śmiertelnik. ”Przez dziesięciolecia eksperymenty wielokrotnie popierały zarówno relatywistyczne, jak i kwantowe interpretacje kosmosu. „Przestrzeń jest elastyczna”, mówi Turner. „Wypacza się w czasie. I Bóg gra w kości. ”
W pół wieku od jego śmierci astronomowie potwierdzili być może najbardziej rewolucyjną prognozę zawartą w równaniach Einsteina - teorię Wielkiego Wybuchu o stworzeniu wszechświata, konkluzję, która wydaje się nieunikniona, jeśli „kieruje się filmem” rozszerzającego się wszechświata Hubble'a wstecz. Istnieją też inne zaskakujące konsekwencje teorii względności, takie jak czarne dziury, które mogą być tworzone przez zapadające się gwiazdy o masach tak wielkich, że ich siła grawitacji pochłania wszystko w ich pobliżu, w tym światło. Jak mówi Weart, cytując maksymę wśród fizyków: „Ogólna teoria względności po prostu spadła o 50 lat przed czasem”.
Naukowcy wciąż zadają pytania, które umożliwił Einstein: co napędzało Wielki Wybuch? Co dzieje się z przestrzenią, czasem i materią na skraju czarnej dziury? Jaka tajemnicza energia powoduje przyspieszenie ekspansji wszechświata? „To naprawdę złoty wiek dla teorii Einsteina, zupełnie poza stuleciem” - mówi Clifford M. Will, fizyk z Washington University w St. Louis i autor Czy Einstein miał rację?
Ze swojej strony Einstein nigdy nie wiedział, co go uderzyło. „Nigdy nie rozumiałem, dlaczego teoria względności z jej pojęciami i problemami tak dalece oderwanymi od praktycznego życia powinna od tak dawna spotkać się z żywym, a nawet namiętnym rezonansem wśród szerokiego kręgu odbiorców”, napisał w wieku 1942 r. 63. „Co mogło wywołać ten wielki i trwały efekt psychologiczny? Nigdy nie słyszałem naprawdę przekonującej odpowiedzi na to pytanie. ”
Jednak kiedy Einstein uczestniczył w premierze Hollywood Lights w 1931 roku, gwiazda i reżyser filmu, Charlie Chaplin, zaproponował mu wyjaśnienie: „Kibicują mi, bo wszyscy mnie rozumieją, i kibicują, ponieważ nikt cię nie rozumie”. Może Einstein osiągnął swój szczególny rodzaj nieśmiertelności nie pomimo swojej nieprzenikalności, ale z tego powodu. Naukowiec społeczny Bernard H. Gustin zasugerował, że Einstein przyjmuje boski status, ponieważ „uważa się, że ma on styczność z tym, co jest niezbędne we wszechświecie”. Holton niedawno rozwinął ten komentarz: „Wierzę, że właśnie dlatego tak wielu, którzy wiedzieli niewiele o pismach naukowych Einsteina gromadziło się, aby go zobaczyć, i do dziś czuje się jakoś podniesiony na duchu, kontemplując jego kultowy wizerunek. ”
Aureola pomogła utrzymać mit, utrzymując obecność Einsteina na okładkach czasopism i na pierwszych stronach gazet, na plakatach i pocztówkach, kubkach do kawy, czapkach baseballowych, koszulkach, magnesach na lodówkę oraz, w oparciu o wyszukiwarkę Google, 23.600 stron internetowych. Ale to, co świętujemy w tym roku, to coś więcej niż mit. Einstein, odkrywając na nowo teorię względności, odkrył także na nowo sposób, w jaki postrzegamy wszechświat. Przez tysiące lat astronomowie i matematycy badali ruchy ciał na nocnym niebie, a następnie szukali równań, które by do nich pasowały. Einstein zrobił odwrotnie. Zaczął od bezczynnych zadumań i zadrapań na papierze, a potem wskazał na zjawiska, które wcześniej były niewyobrażalne i wciąż niezgłębione. „Ogólna teoria względności to koncepcja jednego człowieka na temat tego, jaki powinien być wszechświat” - mówi Arthur I. Miller z UniversityCollege, Londyn, badacz z Einstein. „I tak właśnie się okazało”. To właśnie dziedzictwo Einsteina upamiętnia Światowy Rok Fizyki, ten trwały wkład we współczesną erę: triumf umysłu nad materią.
OSTATNIE SŁOWO W SPRAWIE ENERGII
To może być najsłynniejsze równanie na świecie, ale co tak naprawdę oznacza E = mc2?
Krótko po zakończeniu pracy nad szczególną teorią względności, w 1905 r. Einstein zdał sobie sprawę, że jego równania dotyczą nie tylko przestrzeni i czasu. Z punktu widzenia obserwatora stojącego nieruchomo względem obiektu poruszającego się bardzo szybko - zbliżającego się do prędkości światła - obiekt wydaje się zyskiwać na masie. A im większa jest jego prędkość - innymi słowy, tym więcej energii wydano na poruszenie - tym większa jest jego pozorna masa. W szczególności miara jego energii byłaby równa miary jej masy pomnożonej przez podniesioną do kwadratu prędkość światła.
Równanie nie pomogło naukowcom zaprojektować bomby atomowej, ale wyjaśnia, dlaczego rozbicie atomów może uwolnić moc chmur grzybowych. Prędkość światła lub c jest dużą liczbą: 186 282 mil na sekundę. Pomnóż to samo, a wynikiem będzie naprawdę duża liczba: 34 700 998 524. Teraz pomnóż tę liczbę przez nawet wyjątkowo niewielką ilość masy, taką jak to, co można znaleźć w jądrze atomu, a wynik będzie nadal niezwykle ogromną liczbą. A ta liczba to E, energia.
Pod wpływem dwóch fizyków jądrowych Einstein napisał do prezydenta Franklina D. Roosevelta 2 sierpnia 1939 r., Że „niezwykle potężne bomby” nowego typu są teraz „możliwe do pomyślenia”. Historycy uważają, że list odegrał „ściśle pomocniczą rolę” w decyzja mocarstw alianckich o realizacji opcji nuklearnej, mówi historyk fizyki Spencer Weart. Ale fakt, że Einstein i jego równanie pośrednio odgrywały jakąkolwiek rolę, na zawsze łączył dożywotniego pacyfistę i utopistę ze zdolnością ludzkości do samozniszczenia.
Później Einstein zdał sobie sprawę, że jego ocena, że niemieccy naukowcy byliby w stanie zbudować bombę atomową - opinia, która skłoniła go do napisania do FDR - była błędna. „Gdybym wiedział, że te obawy były bezpodstawne”, napisał do przyjaciela późno w życiu, „nie wziąłbym udziału w otwieraniu pudełka Pandory”. Ale otwarcie go teraz, nigdy się nie zamyka, jak przyznał sam Einstein eliptycznie, prawie poetycko, w sierpniu 1945 r., kiedy po raz pierwszy usłyszał wieści o Hiroszimie. „Och, Weh” - używając niemieckiego słowa oznaczającego ból. "I to jest to."
NOWY WIDOK GRAWITACJI
Wizja Einsteina o człowieku spadającym z dachu oznaczała początek wielkiej walki
Pewnego razu, gdy Einstein pracował nad równaniami ogólnej teorii względności, których ukończenie zajęłoby mu osiem lat, poszedł na wspinaczkę górską z francusko-polską chemik Marie Curie. Pozornie nieświadomy szczelin i trudności w zrozumieniu jego języka niemieckiego, Einstein spędzał większość czasu na rozmowach o grawitacji. „Rozumiesz - powiedział do niej Einstein, nagle chwytając ją za ramię - muszę dokładnie wiedzieć, co dzieje się w windzie, kiedy zapada w pustkę”.
W wyobraźni Einsteina mężczyzna zawieszony w połowie drogi między dachem a ziemią był teraz w windzie. W pewnych okolicznościach pasażer nie miałby pojęcia, czy doświadcza grawitacji, czy przyspieszenia w górę. Gdyby winda znajdowała się na powierzchni ziemi, człowiek odczułby tam siłę grawitacji, która powoduje przyspieszenie spadających obiektów z prędkością 32 stóp na sekundę do kwadratu. Ale gdyby winda przyspieszyła w kosmosie w tym samym tempie, doświadczyłby dokładnie tej samej siły skierowanej w dół.
Einstein wyobrażał sobie promień światła przebijający windę. Gdyby winda wznosiła się względem źródła światła, wiązka wchodziłaby na pewną wysokość po jednej stronie windy i wydawałaby się zakrzywiać w drodze na niższą wysokość po przeciwnej ścianie. Einstein wyobrażał sobie wtedy, że winda stoi nieruchomo na powierzchni ziemi. Ponieważ postulował, że te dwie okoliczności są takie same, Einstein doszedł do wniosku, że ten sam skutek musiałby być spełniony w obu przypadkach. Innymi słowy, grawitacja musi zginać światło.
Nie miałby matematyki na poparcie tego pomysłu do 1915 roku i nie miałby dowodu aż do wypraw zaćmieniowych w 1919 roku. Ale do tego czasu był tak pewny swoich obliczeń, że kiedy uczeń zapytał, co by zrobił, gdyby słysząc, że obserwacje zaćmienia nie potwierdziły jego matematyki, Einstein powiedział jej: „W takim razie byłoby mi przykro z powodu drogiego Pana. Teoria jest poprawna. ”
