Kā Alberts Einšteins cīnījās par Eiropas pasaulei un teorētiskās fizikas
Formēšana / / December 19, 2019
Sākumā divdesmitā gadsimta fizikā bija guvusi milzīgu atklājumus, no kuriem daži piederēja Alberts Einšteins, radītājs vispārējo relativitātes teoriju.
Zinātnieki ir uz draudēja pilnīgi jaunu skatu uz Visumu, kas ir nepieciešams no tiem intelektuālā drosme, gatavs ienirt teoriju un prasmes, lai risinātu sarežģītas matemātisko aparātu. Call to saņēmusi, ne visi, un, kā tas notiek, par zinātnisko debates virsū politiskās atšķirības, kas rodas pirmais I pasaules kara, Tad - nāk pie varas Hitlera Vācijā. Einšteins un nekavējoties izrādījās galvenais rādītājs, ap kuru lauza šķēpu.
Einšteins pret visiem
Pirmais pasaules karš bija pievienots patriotisks pacēlums iedzīvotāju Dalībvalstu vidū, tostarp zinātniekiem.
Vācijā 1914. gadā, 93 zinātnieki un mākslinieki, tai skaitā Max Planck un Fritz Habera Vilhelms Rentgens, publicēja manifestu, pauž pilnīgu atbalstu valdībai un kara, kuru tas ved: "Mēs, pārstāvji vācu zinātnes un mākslas, atzīt visu kultūras pasaule protests pret meliem un apmelojums, ko mūsu ienaidnieki mēģina inficēt pareizi Vācijā tai uzlikto smago cīņa par esamība.
<...> Bez vācu militārisma vācu kultūra tiktu iznīcinātas sen pumpuru. Vācu militārisms ir atvasināts no vācu kultūru, un viņš ir dzimis valstī, kas, tāpat kā neviena cita valsts pasaulē pakļauts gadsimtiem, laupītāju reidi. "Tomēr atradu vācu zinātnieks, kurš runāja stingri pret šādu ideju. Alberts Einšteins publicēts 1915. gadā atgriezties manifests "eiropieši": "Nekad agrāk, jo kara nebija pārkāpis kultūru mijiedarbību. <...> eiropiešu pienākums, kas ir izglītības un labi būs - nevar atļauties dot Eiropā ". Tomēr šī apelācija, izņemot Einšteina parakstīja tikai trīs cilvēki.
Vācu zinātnieks Einšteins kļuva pavisam nesen, lai gan dzimis Vācijā. Skolas un universitātes viņš absolvējis Šveicē, un pēc tam gandrīz desmit gadus, dažādas Eiropas universitātes atteicās viņam uzņemšanu darbā. Daļēji tas bija saistīts ar to, kā Einstein pagriezās izskatīt viņa kandidatūru.
Tādējādi, jo vēstuli Paul Drude, radītājs elektronu teorija metālu, viņš vispirms norādīja divas kļūdas savā teorijā, un tikai pēc tam lūdza uzņemties darbu.
Tā rezultātā, Einšteins bija apmesties Šveices patentu birojā Bernē, un tikai beigās 1909, viņš varēja iegūt vietu Cīrihes Universitātē. Un jau 1913. gadā Maksa Planka pats ar nākotnes Nobela prēmijas laureāts ķīmijā Valters Nernsts personīgi ieradās Cīrihē, lai pārliecināt Einšteins pieņemt Vācijas pilsonību, pāriet uz Berlīni un kļūt par Prūsijas Zinātņu akadēmijas un institūta direktors Fizika.
Darbs bija Einstein patentu birojā pārsteidzoši produktīvs no zinātniskā viedokļa. "Kad kāds gāja, es shoved viņas piezīmes uz atvilktnē, un izlikās iesaistīti patentu darbā," - viņš atgādināja. 1905 ieies vēsturē kā zinātne annus mirabilis"Annus mirabilis".
Šogad žurnālā Annalen der Physik bija četri panti Einšteina, kurā viņš varēja teorētiski aprakstīt Brauna kustības paskaidrots, izmantojot Planck domu par gaismas kvantu, fotoelementa efektu, vai elektronu emisijas no metāla efektu apstarojot ar gaismas (ar to, ka J. eksperiments. J.. Thomson atklāja elektronu), un sniegt izšķirošu ieguldījumu izveidošanas speciālo relativitātes teoriju.
Amazing sakritība: relativitātes teoriju parādījās gandrīz vienlaicīgi ar kvantu teoriju, un tikpat pēkšņi un neatgriezeniski mainīja pamatus fizikā.
Jo XIX gadsimtā tā tika stingri izveidota viļņu raksturu gaismas, un zinātnieki ir ieinteresēti struktūrā vielas, kurā viļņi izplatās.
Neskatoties uz to, ka neviens vēl nav redzējis gaisu (tā saukto šī viela) tieši, bez šaubām, ka tā pastāv, un caurvij visu Visums neradās: bija skaidrs, ka vilnis jāpagarina zināmā elastīgo vidēja, līdzīgi aprindās no akmens izmet ūdenī: ūdens virsmas vietā incidences akmens sāk svārstīties, un tas ir elastīgs, vibrācijas tiek nosūtīta uz kaimiņu punktu, no tām - uz kaimiņu un tā tālāk. No fiziskiem objektiem, kas nav redzamas, izmantojot pieejamos instrumentus, pēc atklāšanas atomu un elektronu esamība, arī nav pārsteigums.
Viens vienkāršs jautājums, ka klasiskā fizika nevarēju atrast atbildi, ir: ir ieinteresēts, vai gaiss pārvietojas iestādes tajā? Līdz XIX gadsimta daži eksperimenti skaidri parādīja, ka ētera pilnībā aizvada ar kustīgu struktūras, un citiem, un ne mazāk kā pārliecinoši - kas ir ieinteresēts tikai daļēji.
Circles uz ūdens - viens piemērs vilnis elastīgo nesējā. Ja nē pārvietojas iestāde veic esteris a, ātrums gaismas attiecībā pret ķermeņa sastāv no gaismas ātrumā, salīdzinot ar ētera un lielākā daļa no ķermeņa ātrumu. Ja tas pilnībā veic esteris (kā tas notiek, kad pārvietojoties viskozs šķidrums), gaismas ātrumu attiecībā pret ķermeni ir vienāds ar gaismas ātrumā, salīdzinot ar ētera un nav atkarīgs no ātruma no ķermeņa.
Franču fiziķis Louis Fizeau 1851. gadā, parādīja, ka esteris daļēji interesē braucoša ūdens strūklu. Virknē eksperimentu 1880-1887 American Albert Mihelsone un Edvards Morley, no vienas puses, apstiprināts ar lielāku precizitāti Fizeau noslēgšanas un otrs - mēs noskaidrojām, ka Zemes griežas ap sauli, pilnīgi nes ēteri kopā, tas ir, gaismas ātrums pasaulē nav atkarīga no tā, kā to kustas.
Lai noteiktu, cik Zeme kustas attiecībā pret ēteri, Michelson un Morley veidots ar īpašu ierīci, ar interferometru (skat. shēmu zemāk). Gaismas no avota krīt uz caurspīdīgām plāksnes, daļēji atspoguļojas no spoguļa 1. un daļēji pāriet uz spoguli 2 (spogulis ir vienādā attālumā no plāksnes). Sijām atspoguļots no spoguļiem, pēc tam vēlreiz ievadiet uz caurspīdīgas plates un no tā nāk kopā ar detektoru, kur interferences modeli.
Kad zeme kustas attiecībā pret ēteri, piemēram, virzienā spoguli 2, tad gaismas ātrums horizontālā un vertikālā virzienā nebūs spēles, kas izmainīs viļņu fāžu atspoguļotas no dažādiem spoguļiem uz detektoru (piem, kā parādīts diagrammā, apakšējā labajā). Patiesībā, pārvietošanas netika novērota (skatīt. Lower kreisi).
Einstein vs Newton
In mēģinājums izprast kustību ētera un gaismas izplatīšanās tajā Lorentz un franču matemātiķis Henri Poincaré bija liecina, ka izmērs pārvietojas iestāžu mainās, salīdzinot ar izmēru fiksēto un, turklāt, laiku pārvietojas iestādes plūst lēnāk. Ir grūti iedomāties - un Lorencs uzskatīja šos pieņēmumus vairāk kā matemātisku triks, nevis uz fiziskā iedarbība - bet viņiem ir atļauts vienoties par mehāniķi, elektromagnētisko teoriju gaismas un eksperimentālās datiem.
Einšteins divās rakstus 1905.gadā varētu balstoties intuitīvu apsvērumiem, lai izveidotu saskaņotu teoriju, kurā visas šīs apbrīnojamo sekas ir rezultāts no diviem postulātiem:
- ātrums gaismas ir konstants un nav atkarīgs no tā, kā pārvietot avots un uztvērējs (un ir aptuveni vienāds ar 300,000 km / s);
- jebkurai fiziskai sistēmas fiziskās likumi ir vienādi, neatkarīgi no tā, vai tas pārvietojas bez paātrinājumu (jebkurā ātrumā), vai atpūtu.
Un viņš cēla visvairāk labi zināms fizisko formula - E = mc2! Turklāt, ņemot vērā kustības, pirmo postulāts ētera vairs ir vērtība Einšteins vienkārši pameta - gaisma var izplatīties vakuumā.
No laika dilatācija efektu, it īpaši, noved pie slavenā "dvīņu paradokss". Ja viens no diviem dvīņi, Ivan, tiek nosūtīts uz kosmosa kuģi uz zvaigznēm, un otrais, Pētera, joprojām gaida viņu uz zemes, pēc tam, kad atgriešanās Izrādās, ka Ivans bija jaunāki par Pēteri, jo laiks, lai viņš pāriet ātru kosmosa plūda lēnāk nekā Zemes.
Šis efekts, kā arī citas atšķirības starp relativitātes teoriju no parasto mehāniku, redzams tikai milzīgs ātrums, salīdzināms ar gaismas ātrumu, un tāpēc mēs nekad saskārusies viņus viņu ikdienas dzīvi. Par normālu ātrumu, ar kuru mēs atbilst pasaulē, ir daļa V / C (atsaukums, c = 300,000 kilometriem sekundē) ļoti maz atšķiras no zemes, un mēs atgriežamies pie pazīstamā un ērtu pasaulē skolu mehānikā.
Neskatoties uz to, ka sekas relativitātes ir jāuzskata, piemēram, kad sinhronizācijai pulksteni GPS satelītiem, ar zemes sistēma precīzai darba pozicionēšanas sistēma. Turklāt, palēninot laiku efekts ir izmeklēšana elementārdaļiņas. Daudzi no tiem ir nestabili, un ļoti īsā laikā pārvērsta otru. Parasti tomēr tie ātri pārvietoties, un līdz ar to laiku, pirms pārvēršot tos novērotāja viedokļa ir pārvilkta, kas ļauj tos reģistrēt un izmeklēt.
Īpašā relativitātes teoriju radās nepieciešamība ātri saskaņotu elektromagnētisko teoriju gaismas ar mehāniku (un ar konstantu ātrumu) kustīgu iestādes. Pēc pārcelšanās uz Vāciju, Einstein pabeidzis savu vispārējās relativitātes teoriju (GR), kas pievienots pie elektromagnētisko un mehāniskajām parādībām smaguma. Izrādījās, ka gravitācijas lauks var raksturot kā deformāciju telpā un laikā masveida ķermeņa.
Viens sekas izliekuma GR ir stara ceļš, kad gaismas caurlaides tuvumā lielu masu. Pirmais mēģinājums eksperimentālās pārbaudes vispārīgo relativitātes bija notiks vasarā 1914 uzraudzībā saules aptumsums Krimā. Tomēr Vācijas astronomu komanda tika internēti saistībā ar karu. Tā ir savā ziņā izglāba GRT reputāciju, jo brīdī, kad teorija ietvertās kļūdas un deva nepareizu prognozi par novirzes leņķis staru.
1919. gadā britu fiziķis Arthur Eddington saules aptumsums novērošanas salā Prinsipi pie rietumu krastu Āfrikas laikā varēja apstiprināt, ka gaisma zvaigzne (viņš bija redzams tas, ka saule nav apsteidzis), kas iet ar Sauli novirza tieši leņķī, kas prognozēt vienādojumu Einšteins.
Atklāšanas Eddington izgatavots Einšteins superzvaigzne.
Septītā diena 1919. gada novembrī, pēc augstuma Parīzes Miera konferencē, kad visa uzmanība, šķiet, būtu vērsta uz to, kā pasaule būs pastāvēt pēc Pirmā pasaules kara, Londonas laikraksts The Times iznāca ar redakcijas: "revolūcija zinātnē: jauna teorija par Visumu, Ņūtona idejas sakāva ".
Reportieri veicis Einšteins visur, uzmācīgus pieprasījumus izskaidrotu relativitātes teoriju īsumā, un zāles, kurās Viņš deva publiskās lekcijas, bija piepildīta ar (šajā gadījumā, saskaņā ar laikabiedriem, Einšteins nebija ļoti labs lektors; skolēniem bija maz izpratni par būtību lekciju, bet tomēr atnāca redzēt slavenība).
1921. gadā Einšteins kopā ar angļu bioķīmiķis un nākotnes prezidents Izraēlas Chaim Weizmann Es devos uz lekciju tūre ASV piesaistīt līdzekļus, lai atbalstītu ebreju apmetnes Palestīna. Saskaņā ar The New York Times, «The Metropolitan Opera bija aizņemti visi vietas no orķestra bedres uz pēdējās rindas galorki, simtiem cilvēku stāv ejas." Korespondents uzsvēra: "Einšteins runāja vāciski, bet vēlas redzēt un dzirdēt personu, kas papildināja zinātnisko koncepciju Visumu ar jaunu teoriju telpu, laiku un kustību, aizņem visas vietas halle ".
Neskatoties uz panākumiem sabiedrības, zinātnieku aprindas relativitātes teorija tika saņemta ar lielām grūtībām.
No 1910. līdz 1921 progresīvo domājošiem kolēģiem desmit reizes nominēta Einšteins Nobela prēmiju fizikā, bet konservatīvs Katru reizi, kad Nobela komiteja atteicās, atsaucoties uz to, ka relativitātes teorija vēl nav saņēmis pietiekamu eksperimentāli apstiprinājums.
Pēc ekspedīcijas, Eddington tas viss sāka dot lielāku skandālu, un 1921.gadā, joprojām nav pārliecināts komitejas locekļi veica elegants risinājums - balvu Einšteins Award, neminēja relativitātes teoriju, proti: "Attiecībā uz pakalpojumiem, teorētiskā fizika, un jo īpaši par viņa atklājumu likuma Fotoelektriskā efekts. "
Aryan fizika pret Einšteins
Einšteina popularitāte Rietumos izraisīja sāpīgu reakciju kolēģiem Vācijā, kas bija praktiski izolēti pēc kaujinieku manifesta 1914 un sakāves Pirmā pasaules kara. 1921. gadā, Einšteins bija vienīgais vācu zinātnieks, kurš saņēmis uzaicinājumu Pasaules Solvay Fizika kongress Briselē (kurā viņš tomēr ignorēja par labu braucienu uz ASV ar Weizmann).
Tajā pašā laikā, neskatoties uz ideoloģiskās atšķirības, ar lielāko daļu patriotiskajām kolēģu Einstein izdevies saglabāt draudzīgas attiecības. Bet galēji labējā studentiem un zinātniekiem, Einšteins ieguva reputāciju kā nodevēju, kurš klauvē vācu zinātnes apmaldīties.
Viens no pārstāvjiem šī spārna bija Philipp Lenard. Neskatoties uz to, ka 1905. gadā par eksperimentālu pētījumu elektroniem, kā rezultātā fotoelektrisks efekts, Lenard saņēma Nobela prēmiju fizikā, viņš vienmēr cieta no tā, ka tās ieguldījums zinātnē netiek atzīta pietiekami pakāpe.
Pirmkārt, 1893. gadā, viņš aizņēmās izplūdes caurule mājās rentgens, un 1895. gadā, Rentgens atklāja, ka izplūdes caurules izdala līdz šim nepazīstamus zinātnes stariem. Leonard uzskata, ka atvēršana būtu vismaz jāuzskata par locītavu, bet visi godība atklājumu un Nobela prēmiju fizikā 1901. gadā devās uz vienu rentgens. Lenard bija sašutis un teica, ka ir māte-stari, bet X-ray ir tikai vecmāte. Šajā gadījumā, acīmredzot, izšķirošajā eksperimentos X-ray caurule Lenard joprojām netiek izmantots.
Otrkārt, Lenard bija ļoti aizvaino britu fiziķis. Viņš izaicināja prioritāti atklāšanas elektronu Thomson un apsūdzēja britu zinātnieku, ka viņš nepareizi attiecas uz viņa darbu. Lenard radīja modeli atoma, ko var uzskatīt priekštecis Rutherford modeli, bet tas netika atzīmēts pareizi. Nav pārsteidzoši, Leonard sauc angļu nācija egoistisku un krāpniecisku tirgotāju, un vāciešiem, gluži pretēji - tauta varoņi un pēc Pirmā pasaules kara, piedāvāja organizēt britu intelektuālā Continental blokāde.
Treškārt, Einšteins varēja teorētiski izskaidrot fotoelektrisks efektu, un Lenard 1913.gadā, vēl pirms pretrunām, kas saistīta ar karu, pat ieteica viņam profesora. Bet Nobela prēmiju par viņa atklājumu likuma fotošūnu spēkā 1921. gadā bija viens Einšteins.
No 20s kopumā sākums bija grūts laiks Lenard. Viņš sadūrās ar kreisā spārna idejas ar entuziasmu, ko studentiem un publiski pazemots, kad, pēc slepkavības ebreju liberālās politikas izcelsmi, un Vācijas ārlietu ministrs Valters Rātenavs atteicās iemērc karogu viņa institūts ēkai Heidelberg.
Viņa ietaupījums ieguldīti parāda vērtspapīros valdības, tika sadedzināts kā inflācijas rezultātā, un 1922. gadā no sekām, nepietiekama uztura laikā kara, nāves savu vienīgo dēlu. Lenard kļuva sliecas domāt, ka problēma Vācijas (ieskaitot Vācijas zinātnes), ir rezultāts ebreju sazvērestību.
Cieša līdzgaitnieks Lenard šajā laikā kļuva Johanness Stark, Nobela prēmiju fizikā 1919., arī mēdz vainot savas neveiksmes mahinācijas ebrejiem. Stark pēc kara, nevis liberāli Fizikas biedrība organizēja konservatīvo "Vācijas profesionālās kopienas koledžas skolotājiem ", ar kuru centās kontrolēt finansējumu pētniecības un iecelšanu zinātnisko un mācību pozīcijas, bet ne Viņš izdevās. Pēc tam, kad nespēj aizsargāt aspirantu 1922.gadā Stark teica, ka ieskauj pielūdzējiem Einšteins, un atkāpās no amata universitātes profesors.
1924. gadā, sešus mēnešus pēc tam, kad Alus pučs ar Grossdeutsche Zeitung laikraksts publicēja rakstu ar Lenard un Starks, "Hitlera un garā zinātni." Autori salīdzināja Hitleru ar tādiem gigantiem zinātnes kā Galileo, Keplers, Ņūtons, un Faradeja ( "Kas laimes, ka ģēnijs miesā dzīvo starp mums! "), kā arī uzteica āriešu ģēnijs un nosodīja viņa trūdēšana Jūdaisms.
Saskaņā ar Lenard un Stark, zinātne kaitīgs Ebreju ietekme izpaudās jaunās jomās, teorētiskā fizika - kvantu mehānika un relativitātes teorija, pieprasot noraidījumu vecās idejas un izmantot sarežģītas un svešs matemātiska aparatūra.
Par vecākās paaudzes zinātnieku, pat tiem, talantīgais kā Leonard, tas bija izaicinājums, kas daži ir spējuši pieņemt.
Lenard nevis par "ebreju", tas ir, teorētiskā fizika "āriešu", tas ir eksperimentāls, un pieprasīja, lai Vācijas zinātne ir vērsta uz tā. In priekšvārda grāmatas "Vācu Fizika", viņš rakstīja: "Vācu fiziķis? - Uzdot cilvēki. Es varētu arī teikt āriešu fizika, vai fiziku Nordic cilvēki ziņotājiem fizikas, fiziku, kuri dibināja izpēti dabas zinātni. "
Uz ilgu laiku, "āriešu fizika" Lenard un Stark palika margināls fenomenu, un dažādas fizika izcelsme bija iesaistīti Vācijā, teorētisko un eksperimentālo pētījumu augstāko līmenī.
Viss mainījās, kad 1933. gadā kļuva par Vācijas kancleru Ādolfa Hitlera. Einšteins, kas bija tajā laikā Amerikas Savienotajās Valstīs, atteicās Vācijas pilsonību un dalību akadēmijas Zinātņu akadēmijas prezidents Max Planck atbalstīja lēmumu: "Neskatoties uz dziļo plaisa starp mūsu politiskajiem uzskatiem, mūsu personīgā draudzība vienmēr paliks nemainīgs," - viņš apliecināja Einšteina personisko sarakste. Tomēr daži no akadēmijas locekļi ir kaitina tas, ka Einšteins nebija laika demonstratīvi izslēgta no tā.
Drīz Johannes Stark kļuva prezidents Fizikāli tehniskā institūta un Vācijas Research Foundation. Nākamo gadu Vācijā ir atstājis ceturtdaļu visu fiziķi un teorētiskie fiziķi pusi.