Portret Alberta Einsteina około 1939 r.
(Zdjęcie: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein jest często cytowany jako jeden z najbardziej wpływowych naukowców XX wieku. Jego praca nadal pomaga astronomom badać wszystko, od fal grawitacyjnych po orbitę Merkurego.
Równanie naukowca, które pomogło wyjaśnić szczególną teorię względności - E = mc ^ 2 - jest znane nawet wśród tych, którzy nie rozumieją jego fizyki. Einstein jest również znany ze swojej teorii ogólnej teorii względności (wyjaśnienie grawitacji) oraz efektu fotoelektrycznego (który wyjaśnia zachowanie elektronów w określonych okolicznościach); jego praca nad tym ostatnim przyniosła mu Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1921 roku.
Einstein na próżno próbował również zjednoczyć wszystkie siły wszechświata w jednej teorii lub teorii wszystkiego, nad którą wciąż pracował w chwili śmierci.
Wczesne lata
Einstein urodził się 14 marca 1879 r. W Ulm w Niemczech, mieście, które dziś liczy nieco ponad 120 000 mieszkańców. Jest tam niewielka pamiątkowa tablica, na której stał jego dom (został zniszczony podczas II wojny światowej). Rodzina przeniosła się do Monachium wkrótce po jego urodzeniu, a później do Włoch, kiedy jego ojciec miał problemy z prowadzeniem własnego biznesu. Ojciec Einsteina, Hermann, prowadził fabrykę elektrochemiczną, a jego matka Pauline opiekowała się Albertem i jego młodszą siostrą Marią.
Według Hansa-Josefa Küppera, uczonego Alberta Einsteina, Einstein pisał w swoich wspomnieniach, że dwa „cuda” głęboko wpłynęły na jego wczesne lata. Młody Einstein spotkał swój pierwszy cud - kompas - w wieku 5 lat: był tym zaskoczony niewidoczne siły może odchylić igłę. Doprowadziłoby to do trwającej całe życie fascynacji niewidocznymi siłami. Drugi cud przyszedł w wieku 12 lat, kiedy odkrył księgę geometrii, którą czcił, nazywając ją „świętą księgą geometrii”.
Wbrew powszechnemu przekonaniu, młody Albert był dobrym uczniem. Wyróżniał się fizyką i matematyką, ale był bardziej „umiarkowanym” uczniem innych przedmiotów, napisał Küpper na swojej stronie internetowej. Jednak Einstein zbuntował się przeciwko autorytarnej postawie niektórych swoich nauczycieli i porzucił szkołę w wieku 16 lat. Później przystąpił do egzaminu wstępnego do Szwajcarskiej Federalnej Szkoły Politechnicznej w Zurychu i chociaż jego osiągnięcia z fizyki i matematyki były doskonałe, jego oceny w inne obszary zostały odrzucone, a on nie zdał egzaminu. Początkujący fizyk odbył dodatkowe kursy w celu zlikwidowania luki w swojej wiedzy i został przyjęty na Politechnikę Szwajcarską w 1896 r., Aw 1901 r. Otrzymał dyplom z nauczania fizyki i matematyki.
Jednak Einstein nie mógł znaleźć stanowiska nauczyciela i rozpoczął pracę w urzędzie patentowym w Bernie w 1901 r., Zgodnie z jego biografią Nobla. To właśnie tam, między analizowaniem zgłoszeń patentowych, rozwinął swoją pracę ze szczególną teorią względności i innymi dziedzinami fizyki, które później uczyniły go sławnym.
Einstein ożenił się z Milevą Maric, jego wieloletnią miłością z Zurychu, w 1903 r. Ich dzieci, Hans Albert i Eduard, urodzili się w 1904 i 1910 r. (Los dziecka urodzonego im w 1902 r. Przed ich małżeństwem, Lieserl, jest nieznany .) Einstein rozwiódł się z Maric w 1919 roku i wkrótce potem poślubił Elsę Löwenthal. Löwenthal zmarł w 1933 roku.
Najważniejsze informacje o karierze
Kariera Einsteina wysłała go do wielu krajów. Doktorat uzyskał na Uniwersytecie w Zurychu w 1905 r., A następnie ponownie objął stanowisko profesora w Zurychu (1909), Pradze (1911) i Zurychu (1912). Następnie przeniósł się do Berlina, by zostać dyrektorem Instytutu Fizycznego Kaiser Wilhelm i profesorem na Uniwersytecie Berlińskim (1914). Został także obywatelem niemieckim.
ZA ważna walidacja pracy Einsteina przyszedł w 1919 roku, kiedy Sir Arthur Eddington, sekretarz Royal Astronomical Society, poprowadził wyprawę do Afryki, która mierzyła pozycję gwiazd podczas całkowitego zaćmienia Słońca. Grupa odkryła, że położenie gwiazd zostało przesunięte z powodu zgięcia światła wokół Słońca. (W 2008 roku produkcja BBC / HBO dramatyzowała historię w „Einstein and Eddington”).
Einstein pozostał w Niemczech do 1933 roku, kiedy do władzy doszedł dyktator Adolf Hitler. Następnie fizyk zrzekł się obywatelstwa niemieckiego i przeprowadził się do Stanów Zjednoczonych, aby zostać profesorem fizyki teoretycznej w Princeton. Został obywatelem USA w 1940 r. I przeszedł na emeryturę w 1945 r.
Einstein pozostał aktywny w środowisku fizyków przez późniejsze lata. W 1939 roku słynie napisał list do prezydenta Franklina D. Roosevelta ostrzegając, że uran może być użyty do bomby atomowej.
Pod koniec życia Einsteina zaangażował się w szereg prywatnych debat z fizykiem Nielsem Bohrem na temat ważność teorii kwantowej. Teorie Bohra utrzymały ten dzień, a później Einstein uwzględnił teorię kwantową w swoich własnych obliczeniach.
Mózg Einsteina
Einstein zmarł na tętniak aorty 18 kwietnia 1955 r. Według amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej (AMNH) naczynie krwionośne pękło w pobliżu jego serca. Zapytany, czy chce poddać się operacji, Einstein odmówił. „Chcę iść, kiedy chcę” - powiedział. „Sztuczne przedłużanie życia jest bez smaku. Wykonałem swój udział; czas już iść. Zrobię to elegancko”.
Ciało Einsteina - zresztą w większości - zostało skremowane; jego prochy zostały rozłożone w nieujawnionym miejscu, według AMNH. Jednak lekarz w szpitalu Princeton, Thomas Harvey, przeprowadził sekcję zwłok, najwyraźniej bez pozwolenia, i usunął mózg i gałki oczne Einsteina, według Matta Blitza, który napisał o mózgu Einsteina w kolumnie z 2015 r. Dzisiaj się dowiedziałem.
Harvey pokroił setki cienkich skrawków tkanki mózgowej, aby umieścić je na szkiełkach mikroskopowych, i zrobił 14 zdjęć mózgu z kilku stron. Zabrał ze sobą tkankę mózgową, slajdy i zdjęcia, gdy przeprowadził się do Wichita w stanie Kansas, gdzie był kierownikiem medycznym w laboratorium badań biologicznych. [Galeria zdjęć: Mózg Einsteina]
W ciągu następnych 30 lat Harvey wysłał kilka slajdów innym badaczom, którzy o to poprosili, ale resztę mózgu trzymał w dwóch szklanych słoikach, czasem w pudełku z jabłecznikiem pod chłodziarką do piwa. Historia mózgu Einsteina została w dużej mierze zapomniana do 1985 roku, kiedy Harvey i jego koledzy opublikowali wyniki swoich badań w czasopiśmie Eksperymentalna neurologia..
Harvey nie zdał egzaminu kompetencyjnego w 1988 roku, a jego licencja lekarska została cofnięta, napisał Blitz. Harvey ostatecznie przekazał mózg do szpitala Princeton, gdzie rozpoczęła się podróż mózgu. Harvey zmarł w 2007 roku.Kawałki mózgu Einsteina są teraz w Muzeum Mütter w Filadelfii.
Co znalazły badania
Autorzy badania Harvey z 1985 roku podali, że mózg Einsteina miał większą liczbę komórek glejowych (tych, które wspierają i izolują układ nerwowy) na neurony (komórki nerwowe) niż inne mózgi, które badali. Doszli do wniosku, że może to oznaczać, że neurony mają większe zapotrzebowanie na metabolizm - innymi słowy, komórki mózgowe Einsteina potrzebowały i zużywały więcej energii, co mogło być powodem, dla którego miał tak zaawansowane zdolności myślenia i umiejętności koncepcyjne.
Jednak inni badacze wskazali kilka problemów z tym badaniem, według Erica H. Chudlera, neurobiolog z University of Washington. Po pierwsze, wszystkie inne mózgi wykorzystane w badaniu były młodsze niż mózg Einsteina. Po drugie, „grupa eksperymentalna” miała tylko jeden przedmiot - Einsteina. Potrzebne są dodatkowe badania, aby sprawdzić, czy te różnice anatomiczne występują u innych osób. I po trzecie, zbadano tylko niewielką część mózgu Einsteina.
Kolejne badanie, opublikowane w 1996 r. W czasopiśmie Neuroscience Letters, stwierdził, że mózg Einsteina ważył tylko 1230 gramów, czyli mniej niż przeciętny mózg dorosłego mężczyzny (około 1400 g). Ponadto kora mózgowa naukowca była cieńsza niż pięć mózgów kontrolnych, ale gęstość neuronów była wyższa.
Badanie opublikowane w 2012 r. W czasopiśmie Brain wykazało, że mózg Einsteina miał dodatkowe składanie w szarej materii, miejsce świadomego myślenia. W szczególności płaty czołowe, regiony związane z abstrakcyjnym myśleniem i planowaniem, miały niezwykle skomplikowane fałdowanie.
Dziedzictwo naukowe Einsteina
Dziedzictwo Einsteina w dziedzinie fizyki jest znaczące. Oto niektóre z kluczowych zasad naukowych, które stworzył:
Teoria szczególnej teorii względności: Einstein wykazał, że prawa fizyczne są identyczne dla wszystkich obserwatorów, o ile nie są przyspieszane. Jednakże prędkość światła w próżni jest zawsze taki sam, bez względu na to, z jaką prędkością podróżuje obserwator. Ta praca doprowadziła go do zrozumienia, że przestrzeń i czas są powiązane z tym, co obecnie nazywamy czasoprzestrzenią. Tak więc wydarzenie widziane przez jednego obserwatora może być również widziane w innym czasie przez innego obserwatora.
Teoria ogólnej teorii względności: To było przeformułowanie prawa grawitacji. W 1600 roku Niuton sformułował trzy prawa ruchu, w tym nakreślając działanie grawitacji między dwoma ciałami. Siła między nimi zależy od tego, jak masywny jest każdy obiekt i jak daleko są od siebie oddalone. Einstein ustalił, że myśląc o czasoprzestrzeni, masywny przedmiot powoduje zniekształcenie czasoprzestrzeni (jak na przykład umieszczenie ciężkiej piłki na trampolinie). Grawitacja jest wywierana, gdy inne obiekty wpadają do „studni” powstałej w wyniku zniekształcenia czasoprzestrzeni, jak marmur toczący się w kierunku dużej kuli. Ogólna teoria względności przeszła ostatni poważny test w 2019 r. W eksperymencie z udziałem supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej.
Efekt fotoelektryczny: Praca Einsteina w 1905 r. Sugerowała, że światło należy traktować jako strumień cząstek (fotonów) zamiast pojedynczej fali, jak powszechnie wówczas uważano. Jego praca pomogła rozszyfrować ciekawe wyniki, których naukowcy wcześniej nie byli w stanie wyjaśnić.
Zunifikowana teoria pola: Einstein spędził większość swoich późniejszych lat próbując połączyć pola elektromagnetyzmu i grawitacji. Nie udało mu się, ale być może wyprzedził swój czas. Inni fizycy wciąż pracują nad tym problemem.
Dziedzictwo Einsteina dla astronomii
Istnieje wiele zastosowań pracy Einsteina, ale oto niektóre z najbardziej znaczących w astronomii:
Fale grawitacyjne: W 2016 r. Laserowe interferometryczne obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO) wykryło fale czasoprzestrzenne - znane również jako fale grawitacyjne - które nastąpiło po zderzeniu czarnych dziur około 1,4 miliarda lat świetlnych od Ziemi. LIGO dokonało również wstępnego wykrycia fal grawitacyjnych w 2015 r., Sto lat po tym, jak Einstein przewidział, że fale te istnieją. Fale są aspektem ogólnej teorii względności Einsteina.
Orbita Merkurego: Merkury jest małą planetą krążącą w pobliżu bardzo masywnego obiektu w stosunku do jego wielkości - Słońca. Jego orbity nie można było zrozumieć, dopóki ogólna teoria względności nie wykazała, że krzywizna czasoprzestrzeni wpływa na ruchy Merkurego i zmienia jego orbitę. Istnieje niewielka szansa, że przez miliardy lat Merkury może zostać wyrzucony z naszego układu słonecznego z powodu tych zmian (z jeszcze mniejszą szansą, że może zderzyć się z Ziemią).
Soczewkowanie grawitacyjne: Jest to zjawisko, w którym masywny obiekt (jak gromada galaktyk lub czarna dziura) wygina wokół siebie światło. Astronomowie patrzący na ten obszar przez teleskop mogą następnie zobaczyć obiekty bezpośrednio za masywnym obiektem, ze względu na zgięcie światła. Znanym tego przykładem jest Krzyż Einsteina, kwazar w konstelacja Pegaz: Galaktyka oddalona o około 400 milionów lat świetlnych wygina światło kwazara, tak że pojawia się cztery razy wokół galaktyki.
Czarne dziury: W kwietniu 2019 r. Teleskop Event Horizon pokazał po raz pierwszy obrazy czarnej dziury. Zdjęcia ponownie potwierdziły kilka aspektów ogólnej teorii względności, w tym nie tylko to, że istnieją czarne dziury, ale także, że mają okrągły horyzont zdarzeń - punkt, w którym nic nie może uciec, nawet światło.
Dodatkowe zasoby:
- Znajdź odpowiedzi na często zadawane pytania na temat Alberta Einsteina na stronie internetowej Nagrody Nobla.
- Przeglądaj cyfrowe wersje pliku Opublikowane i niepublikowane rękopisy Einsteina w Einstein Archives Online.
- Uczyć się o Pomnik Einsteina w budynku National Academy of Sciences w Waszyngtonie
