Nagu Albert Einstein võidelnud Euroopa maailmas ja teoreetilise füüsika
Vormimine / / December 19, 2019
Alguses kahekümnendal sajandil füüsika tehti tohutu avastusi, millest mõned kuulus Albert Einstein, looja üldrelatiivsusteooria.
Teadlased on äärel täiesti uus vaade universumi, mis on vajalik nende intellektuaalse julgust, valmis süüvima teooria ja oskusi lahendada keerulisi matemaatilise aparatuuri. Kõne see sai, mitte kõik, ja kui see juhtub, teadusliku arutelu peal poliitilised erimeelsused põhjustatud esimese I maailmasõdaSiis - võimule Hitleri Saksamaal. Einstein ja kohe osutunud võtmeisikuks mille ümber murdis oda.
Einstein vastu kõik
Esimene maailmasõda oli kaasas patriootlik plahvatus elanike seas osalisriikide, sealhulgas teadlased.
Saksamaal 1914. aastal 93 teadlaste ja kunstnike, sealhulgas Max Planck ja Fritz Haber Wilhelm Conrad Röntgen, avaldas manifesti väljendab täielikku toetust valitsuse ja sõda, milleni see viib: "Me esindajad Saksa teaduse ja kunsti, kuulutada kõik kultuurilise maailma protesti valesid ja laimujutt, mis meie vaenlased üritavad saastada õige Saksamaal määras talle raske võitlus olemasolu.
<...> Ilma Saksa militarismi Saksa kultuuri oleks hävitatud ammu juba eos. Saksa militarismi on tuletis Saksa kultuuri ja ta oli sündinud riigi, et miski muu riik maailmas allutati sajandeid, rüüsteretkede. "Kuid ma leidsin Saksa teadlane, kes rääkis tugevalt vastu sellised ideed. Albert Einstein avaldatud 1915 tagasi manifest "eurooplased": "Mitte kunagi varem, sest sõda ei ole rikkunud kultuuridevahelisele suhtlusele. <...> kohustus eurooplastele, kes on hariduse ja hea on - ei saa anda Euroopas. " Kuid see kaebus, välja arvatud Einstein allkirjastatud ainult kolm inimest.
Saksa teadlane Einstein sai üsna hiljuti, kuigi sündinud Saksamaal. Kooli ja ülikooli lõpetas ta Šveitsis, ning seejärel peaaegu kümme aastat, erinevate Euroopa ülikoolide keeldus teda sissepääs töö. See oli osaliselt tingitud asjaolust, kuidas Einstein pöördus kaaluda oma kandidatuuri.
Seega kirjas Paul Drude, looja elektroni teooria metall, ta meenutas kaks viga tema teooria ja alles siis palutakse võtta tööd.
Selle tulemusena Einstein tuli elama Šveitsi Patendiamet Bern, ja ainult lõpus 1909, ta suutis saada positsiooni Ülikooli Zurich. Ja juba 1913. aastal, Max Planck ennast tulevikus Nobeli preemia võitja keemia Walther Nernst isiklikult saabus Zürich veenda Einstein võtta Saksa kodakondsuse, liikuda Berliin ja liikmeks saamise Preisi Teaduste Akadeemia ja instituudi direktor Füüsika.
Töö oli Einstein Patendiametis hämmastavalt produktiivne teaduslikust seisukohast. "Kui keegi kõndis, ma lükatav tema märkmed sahtlisse ja teeskles tegeleb patendi töö," - ta meenutas. 1905 läks ajalukku kui teadus Annus mirabilis"Annus mirabilis".
Sel aastal ajakirjas Annalen der Physik olid nelja artiklit Einstein, kus ta suutis teoreetiliselt kirjeldada Browni liikumine selgitas, lehe Planck idee väikesed Quanta, fotoelektrilise efekti või elektronemissioonile metallist efekti kiiritati väikesed (selles J. eksperimenti. J.. Thomson avastas elektroni) ja anda otsustav panus loomine erirelatiivsusteooria.
Amazing juhus: Relatiivsusteooria ilmus peaaegu samaaegselt Kvantteooria ja niisama äkki ja pöördumatult muutunud aluse füüsika.
XIX sajandil oli see kindlalt laine valguse olemusest ning teadlased on huvitatud struktuuri aine, mille lained levivad.
Vaatamata sellele, et keegi on veel näinud õhus (nn Selle aine) otse kahtlemata, et see on olemas ja tungib kogu Universum ei tekkinud: see oli selge, et laine tuleks laiendada mõned elastne keskmise, mis on sarnane ringid alates kivi visatakse vette: veepinna kohas esinemissagedust kivi hakkab võnkuma ja kui see on elastne, vibratsiooni edastatakse naabruses punkt neilt - naabruses ja nii edasi. Olemasolu füüsiliste objektide, mida ei saa vaadelda abiga olemasolevaid vahendeid, pärast avastamist aatomite ja elektronide Ka ei ole üllatav.
Üks lihtne küsimustele, et klassikalise füüsika ei leia vastust, oli: huvitab, kas õhk liigub asutuste see? Aasta lõpuks XIX sajandi mõned katsed näitasid selgelt, et eeter on täielikult kaasa haaratud liigutades asutused ja teised, mitte vähem kui veenvalt - mis on huvitatud ainult osaliselt.
Ringid vee - üks näide laine elastsest keskmise. Kui pole liikuvaid asutus viib ester, valguse kiirus kehaga võrreldes koosneb valguse kiirus võrreldes eetris ja enamik keha kiiruse. Kui see täielikult kannab ester (mis ilmneb liikudes viskoosse vedelikuna), valguse kiirus kehaga võrreldes on võrdne valguse kiirusega võrreldes eetris ja ei sõltu kiirust keha.
Prantsuse füüsik Louis Fizeau 1851 aasta näitas, et ester osaliselt huvitatud liikuvast veejuga. Mitmetes eksperimentides 1880-1887 American Albert Michelson ja Edward Morley, ühelt poolt, kinnitas suurema täpsusega Fizeau järeldusele ja Teisest - leidsime, et Maa pöörleb ümber Päikese, täiesti kannab eeter mööda, see on valguse kiirus maailmas ei sõltu sellest, kuidas see liigub.
Et määrata, kui maa liigub võrreldes eetris, Michelson ja Morley konstrueerisid Eriseadise interferentsrefraktomeeter (vt. kava allpool). Valgus allikast langeb poolläbipaistev plaat, osaliselt peegeldunud peegli 1 ja osaliselt läbib peegli 2 (peegli on võrdsel kaugusel plaat). Talade peegeldunud peeglid, seejärel uuesti sisestada läbipaistvale plaadile ja sealt kogunevad detektor, kus interferentsimuster.
Kui maa liigub relatiivselt eetris, näiteks suunas peegli 2, siis on valguse kiirus horisontaal ja vertikaalsuunas mitte tabab mis peaks tooma nihkele laine faasid peegeldunud erinevate peeglite detektori (nt nagu on näidatud skeemil all paremal). Tegelikult nihe ei täheldatud (vt. All vasakul).
Einstein vs Newton
Püüdes mõista liikumist eetri ja valguse levimisel see Lorentz ja prantsuse matemaatik Henri Poincaré oli näitavad, et suurus liikuvate objektide muutuvad võrreldes suurus fikseeritud ja pealegi aeg liikuvate objektide voolab aeglasemalt. On raske ette kujutada - ja Lorentz pidada neid eeldusi rohkem nagu matemaatiline trikk kui füüsilise mõju - kuid neil on lubatud kokku leppida mehaanika, elektromagnetiline teooria valguse ja katseandmed.
Einstein kahes artiklis 1905. võiks põhjal intuitiivne kaalutlustest luua ühtne teooria, kus kõik need hämmastav mõju on tingitud kahe postuleerib:
- valguse kiirusega on konstantne ja ei sõltu sellest, kuidas liikuda valgusallika ja vastuvõtja (ja on ligikaudu võrdne 300,000 km / s);
- füüsilist süsteemi füüsikaseadused on samad olenemata sellest, kas see liigub ilma kiirenduse (igal kiirusel) või puhata.
Ja ta tõi kõige tuntud füüsilise valemiga - E = mc2! Lisaks liikumise tõttu esimese postulaat eeter lõpetanud olema väärtus Einstein lihtsalt loobunud - valguses võib levida vaakum.
Aja mõju laienemist, eelkõige viib kuulsa "twin paradoks". Kui üks kahest kaksikud, Ivan, on saadetud kosmosesse tähtede ja teine, Peter, on ikka ootab teda maa peal, pärast tagastamise välja, et Ivan oli vanuses alla Peter, sest aeg teda liikuma kiiresti kosmoselaev voolas aeglasemalt kui Maal.
See efekt, samuti muud erinevused Relatiivsusteooria tavalisest mehaanika, näidatakse ainult suur kiirus, kiirus võrreldav valguse ja nii me kunagi kokku puutunud nende igapäevases elu. Tavakiiruse kellega me kohtume maailmas, osa v / c (turult c = 300,000 kilomeetri sekundis) erineb väga vähe maapinnast, ja me naasta tuttav ja mugav maailma kooli mehaanikat.
Siiski mõju relatiivsusteooria tuleb kaaluda, näiteks kui sünkroonimine kella GPS satelliitide maapealse süsteemi täpne töö positsioneerimise süsteem. Lisaks aeglustumise ajal toime uurimise elementaarsed osakesed. Paljud neist on ebastabiilne ja väga lühikese aja ümber teistele. Tavaliselt aga nad kiiresti liikuda, ja seega, enne teisendades need vaatleja seisukohast on venitatud, mis võimaldab neil registreeruda ja uurida.
Eriline Relatiivsusteooria tulenes vajadusest ühitada elektromagnetiline teooria valguse mehaanika kiiresti (ja ühtlase kiirusega) liikuvate objektide. Pärast kolimist Saksamaa, Einstein lõpetas oma üldrelatiivsusteooriat (GR), mis lisatakse elektromagnetiline ja mehaaniline nähtusi gravitatsiooni. Selgus, et gravitatsiooniväli võib kirjeldada kui deformatsioon aja ja ruumi tohutu keha.
Tagajärjeks kumerust GR on valgusjoa kui valgus läbib paigale suur mass. Esimene katse eksperimentaalse kontrolli Üldrelatiivsusteooria toimub suvel 1914 järelevalve all Päikesevarjutus Krimmis. Kuid Saksa meeskond astronoomid oli interneeritud seoses sõda. On mõnes mõttes salvestatud GRT maine, sest hetkel teooria sisaldas vigu ja andis vale prognoosi nurk tala.
Aastal 1919, Briti füüsik Arthur Eddington ajal Päikesevarjutus vaatluse saarel Principe off läänerannikul Aafrika suutis kinnitada, et valgus täht (ta oli näinud, et päike ei varju), mis kulgeb läbi Sun paindub poolt täpselt nurga, mis ennustavad võrrandi Einstein.
Avamine Eddington tehtud Einstein superstaar.
Seitsmendal novembril 1919 kõrgusel Pariisi rahukonverentsil, kui kogu tähelepanu, tundub, tuleks keskenduda sellele, kuidas maailm on olemas pärast Esimest maailmasõda, Londoni ajaleht The Times tuli välja toimetuse: "Revolutsioon teaduses: uus teooria universumi Newtoni ideed lüüa. "
Reporterid taotletud Einstein kõikjal, ahistav taotlusi selgitada Relatiivsusteooria lühikokkuvõte ja saali, kus Ta andis avalikke loenguid, täitusid (antud juhul vastavalt kaasaegsetele, Einstein ei olnud väga hea lektor; õpilased oli vähe mõistmist sisuliselt loeng, kuid siiski tulin kuulsus).
Aastal 1921, Einstein koos inglise biokeemik ja tulevase presidendi Iisraeli Chaim Weizmann Läksin nii loenguid Ameerika Ühendriikide tõsta raha, et toetada Juudi asundused Palestiinas. Vastavalt New York Times, «The Metropolitan Opera olid hõivatud kõik kohad alates Orkesterisyvennys viimasele reale galorki sadu inimesi seisab vahekäikudes." Korrespondent rõhutas: "Einstein rääkis saksa keeles, kuid innukas, et näha ja kuulda isikut, mis täiendab teaduslik mõiste universumi uue teooria ruumi, aega ja liikumine, hõivatud kõik istmed hall. "
Hoolimata avalikkuse teadlaskond Relatiivsusteooria sai suurte raskustega.
Alates 1910-1921 progressiivne mõtlemisega kolleegid kümme korda kandidaadiks Einstein Nobeli preemia füüsikas, kuid konservatiivne iga kord Nobeli komitee keeldus, viidates asjaolule, et relatiivsusteooria ei ole veel saanud piisavalt eksperimentaalseid kinnitust.
Pärast ekspeditsiooni, Eddington see kõik algas anda suurem skandaal, ja 1921. aastal ikka veel veendunud komitee liikmed võtsid elegantne lahendus - auhind Einstein auhind, ei maininud Relatiivsusteooria, nimelt: "Teenuste teoreetilise füüsika ja eriti tema avastus õigusega fotoelektrilise mõju. "
Aryan füüsika vastu Einstein
Einsteini populaarsust Lääne põhjustatud valulik reaktsioon kolleegid Saksamaal, mis olid praktiliselt isoleeritud pärast võitlev manifest 1914 ja lüüasaamist Esimeses maailmasõjas. Aastal 1921, Einstein oli ainus Saksa teadlane, kes sai kutse maailma Solvay Füüsika Kongress Brüsselis (mida ta siiski eirata kasuks reis USA koos Weizmann).
Samal ajal, vaatamata ideoloogilistele erinevustele, kusjuures enamik patriootlik kolleegid Einstein suutnud säilitada sõbralikke suhteid. Aga paremäärmuslikud üliõpilaste ja teadlaste, Einstein omandanud maine reetur, kes lööb saksa teaduse eksinud.
Üks esindajad seda tiiva oli Philipp Lenárd. Vaatamata sellele, et aastal 1905 eksperimentaalse uuringu elektronid, mille tulemuseks on fotoefekt, Lenárd sai Nobeli preemia füüsikas, ta alati raskendas asjaolu, et tema panus teaduse ei tunnustata piisavalt kraadi.
Esiteks, 1893, ta laenas gaaslahendustoru omatehtud Roentgen ja 1895. aastal Roentgen avastanud, et äravoolutoru eraldavad seni teadmata teaduse kiirtega. Leonard usub, et avamine peaks vähemalt pidada ühist, kuid kogu au avastamise ja Nobeli füüsikapreemia 1901. aastal läks üks Roentgen. Lenárd oli nördinud ja ütles, et on ema-kiirte, samas kui X-ray on ainult ämmaemand. Sel juhul ilmselt ka otsustava eksperimentides röntgenitoruga Lenárd ikka ei kasutata.
Teiseks Lenárd oli palju solvunud Briti füüsik. Ta vaidlustas prioriteeti avastamist elektron Thomson ja süüdistas Briti teadlane, et ta valesti viitab oma töös. Lenárd loodud mudel aatomi, mida võib pidada eelkäija Rutherford mudel, kuid see ei olnud märgitud õigesti. Ei ole üllatav, Leonard nimetatakse inglise rahvas isekas ja valelik ettevõtjad ja sakslased, vastupidi - rahvas kangelased ja pärast Esimest maailmasõda, pakutakse korraldada Briti intellektuaalse Continental blokaadi.
Kolmandaks Einstein oli võimalik teoreetiliselt selgitada fotoefekt ja Lenárd 1913. aastal isegi enne poleemikat seotud sõja, isegi soovitatav teda professuur. Aga Nobeli tema avastus õigusega fotoelektrilise efekti 1921 andis üks Einstein.
Alguses 20s üldiselt olid raske aeg Lenárd. Ta põrkusid vasakpoolsed ideed entusiasmiga õpilast ja oli avaliku alanduse, kui pärast mõrva juudi liberaalne poliitika päritolu ja Saksamaa välisminister Walter Rathenau keeldus pane lipp oma instituudi hoone Heidelberg.
Tema säästud investeeritakse võlakirjadesse valitsuse, põletati tulemusena inflatsioon ja 1922. mõjude alatoitumise sõjas surma tema ainus poeg. Lenárd sai kaldub arvama, et probleem Saksamaa (sealhulgas Saksa Science) on tulemus juudi vandenõu.
Lähedane kaastöötaja Lenárd sel ajal sai Johannes Stark on Nobeli füüsikapreemia 1919. aastal ka kipuvad süüdistada oma ebaõnnestumisi mahhinatsioonide juutide. Stark pärast sõda, mitte liberaalne Füüsika Selts korraldas konservatiivne "Saksa professionaalne kogukonna kolledži õpetajad ", mille püüdis kontrollida teadusuuringute rahastamist ja nimetamiseks teaduse ja õpetama, kuid mitte Tema õnnestunud. Pärast ei kaitse aspirandina 1922. Stark ütles, et on ümbritsetud austajate Einstein, ja astus oma ametist tagasi ülikooli professor.
1924. aastal kuus kuud pärast Õllekeldriputš sisse Grossdeutsche Zeitung avaldas ajaleht artikkel Lenárd ja Stark, "Hitler ja vaimu teadust." Autorid võrreldes Hitler selliste gigantide teaduse Galileo, Kepler, Newton ja Faraday ( "Mis õnn, et geenius lihas live meie seas! "), samuti kiitis Aryan geenius ja mõistis tema lagunemine Judaism.
Vastavalt Lenárd ja Stark, teaduse hukatuslik juudi mõju väljendub uutes valdkondades teoreetilise füüsika - quantum mehaanika ja relatiivsusteooria, nõudlik tagasilükkamine vana ideid ja kasutada keerulisi ja tundmatuid matemaatilise aparaadid.
Sest vanema põlvkonna teadlased, isegi need andekad nagu Leonard, see oli väljakutse, et vähesed on suutnud nõustuda.
Lenárd vastuseisu "juudi", see on teoreetiline füüsika "Aryan", mis on eksperimentaalne ja nõudis, et Saksa teadus keskendunud viimane. Eessõnas raamatu "Saksa füüsika", kirjutas ta: "Saksa füüsik? - Paluge inimestel. Ma võiks ka öelda Aryan füüsika või füüsika põhjarahvaste informaatorite füüsika, füüsika, kes asutas uuringu loodusteaduste. "
Pikka aega, "Aryan füüsika" Lenárd ja Stark jäi haruldane nähtus ning erinevate füüsika päritolu tegelesid Saksamaa, teoreetiline ja eksperimentaalne teadus kõrgeima tasandil.
Kõik muutus, kui 1933. aastal sai Saksamaa kantsler Adolf Hitler. Einstein, kes oli sel ajal USA, keeldusid Saksa kodakondsuse ja liikmelisuse Teaduste Akadeemia ja akadeemia president Max Planck tervitas otsust: "Vaatamata sügav lõhe meie poliitilisi vaateid, meie isiklik sõprus jääb alati samaks," - ta kinnitas Einsteini isikliku kirjavahetus. Kuid mõned liikmed Academy on pahane, et Einstein ei olnud aega demonstratiivselt välja jäetud.
Varsti Johannes Stark sai presidendiks Füüsiline-Tehniline Instituut ja Saksamaa Teadusfond. Järgmise aasta jooksul Saksamaa on jätnud veerand kõigist füüsikud ja teoreetikut poole.