Albert Einstein bojovali evropského světa a teoretické fyziky
Tváření / / December 19, 2019
Na začátku dvacátého století ve fyzice byly obrovské objevy, z nichž některé patřily k Albert Einstein, tvůrce obecné teorie relativity.
Vědci jsou na pokraji zcela nový pohled na vesmír, který je vyžadován z nich intelektuální odvaha, připraven vrhnout se do teorie a dovedností k řešení složité matematický aparát. Zavolej to dostalo, ne všichni, a, jak se to stane, na vědecká debata překrývá politické rozdíly způsobené první První světová válka, Pak - příchod k moci Hitlera v Německu. Einstein a okamžitě se ukázal jako klíčová postava, kolem kterého zlomil kopí.
Einstein proti všem
První světová válka byla doprovázena vlastenecké vzestupu mezi obyvatelstvem smluvních států, včetně vědců.
V Německu v roce 1914, 93 vědci a umělci, včetně Maxe Plancka a Fritz Haber Wilhelm Conrad Röntgen, publikoval manifest, vyjadřuje plnou podporu vlády a válku, kterou vede: „My, představitelé německé vědy a umění, prohlásit všechny kulturní svět protest proti lži a pomluvy, které naši nepřátelé se snaží kontaminovat správnou věc, v Německu, která jí byla uložena těžký boj o existence.
<...> Aniž německého militarismu německá kultura by byly zničeny dávno v zárodku. Německý militarismus je derivát německé kultury, a on se narodil v zemi, která, stejně jako žádná jiná země na světě, byl podroben po staletí, drancování nájezdy. "Nicméně jsem zjistil, německý vědec, který se důrazně vyslovil proti těmto myšlenkám. Albert Einstein publikoval v roce 1915 návrat manifest „Evropané“: Nikdy předtím od konce války nebyl porušen interakci kultur“. <...> Povinnost Evropanů, kteří mají vzdělání a dobré vůle - nemůže dovolit dát v Evropě ". Nicméně, toto odvolání, s výjimkou Einstein podepsal jen tři lidi.
Německý vědec Einstein stal se docela nedávno, když se narodil v Německu. Školní a univerzitní vystudoval ve Švýcarsku, a pak téměř deset let, různé evropské univerzity mu odmítl přístup k práci. To bylo částečně způsobeno tím, jak Einstein obrátil, aby zvážila svou kandidaturu.
Takže v dopise Paul Drude, tvůrce teorie elektronové kovů, se nejprve poukázal na dvě chyby v jeho teorii, a teprve potom požádal, aby se na práci.
Výsledkem je, že Einstein musel spokojit ve švýcarském patentovém úřadu v Bernu, a teprve na konci roku 1909 se mu podařilo získat pozici na univerzitě v Curychu. A již v roce 1913, Max Planck sám se budoucí nositel Nobelovy ceny za chemii Walther Nernst osobně přijel do Curychu, aby přesvědčit Einsteina, aby německé občanství, přesunout do Berlína a stát se členem pruské akademie věd a ředitel Institutu Fyzika.
Práce byla pro Einstein v patentovém úřadu překvapivě produktivní z vědeckého hlediska. „Když někdo šel kolem, jsem strčil své poznámky do zásuvky a předstíral, že je zapojen do patentového práci,“ - vzpomínal. 1905 vešel do dějin jako věda annus mirabilis"annus mirabilis".
V letošním roce v časopise Annalen der Physik čtyři články Einstein, ve kterém se mu podařilo teoreticky popsat Brownův pohyb vysvětlit, pomocí Planckovy myšlenku světelných kvant, fotoelektrický efekt, nebo emise elektronů z kovového efektu při ozáření světlem (v tom, že J. experiment. J.. Thomson objevil elektron) a rozhodujícím způsobem přispět k vytvoření speciální teorie relativity.
Úžasná náhoda: teorie relativity objevila téměř současně s kvantové teorie, a stejně náhle a nevratně změnila základy fyziky.
V XIX století byla pevně stanovena vlnovou povahu světla, a vědci se zajímají o struktuře látky, ve kterém se vlny šíří.
Navzdory skutečnosti, že nikdo dosud neviděl vzduch (tzv tato látka) přímo, není pochyb o tom, že existuje a prostupuje celou Vesmír nevznikl: bylo zřejmé, že se vlna by měla být roztaženy do určitého elastického média, podobné kruhy z kámen hozen ve vodě: vodní plochy v bodě dopadu kamene začne oscilovat, a jak to je pružný, vibrace jsou přenášeny na sousední bod z nich - na sousední a tak dále. Existence fyzických objektů, které nemohou být viděn s pomocí dostupných nástrojů, po objevení atomů a elektronů, také není žádným překvapením.
Jeden jednoduchých otázek, které klasická fyzika nemohla najít odpověď byla: má zájem na tom, zda je vzduch pohybujících se těles v něm? Na konci XIX století některé experimenty jasně ukazují, že se ether plně unášen pohybujících se těles, a další, a ne méně než přesvědčivě - který se zajímá pouze částečně.
Kruhy na vodě - jeden příklad z vlny v elastického média. Pokud žádné pohyblivé tělo nese ester, rychlost světla vzhledem k tělu se skládají z rychlosti světla vzhledem k etheru a většina rychlosti tělesa. Pokud je plně nese ester (jako je tomu při pohybu ve viskózní kapalině), rychlost světla vzhledem k tělesu, je rovna rychlosti světla vzhledem k etheru a nezávisí na rychlosti Tělo.
Francouzský fyzik Louis Fizeau v 1851 roce ukázala, že se ester částečně zajímal v pohybujícím se proudu vody. V sérii experimentů 1880-1887 je Američan Albert Michelson a Edward Morley, na jedné straně, potvrdil s větší přesností Fizeau závěru as druhý - zjistili jsme, že se otáčí Země kolem Slunce, zcela nese éter sebou, to znamená, že rychlost světla ve světě není závislá na tom, jak ji pohyby.
Za účelem stanovení, jak Země se pohybuje vzhledem k éteru, Michelson a Morley zkonstruován speciální zařízení, interferometr (viz. schéma níže). Světlo ze zdroje dopadá na poloprůhledné desky, se částečně odráží od zrcadla 1 a částečně přechází na zrcadla 2 (zrcadlo jsou ve stejné vzdálenosti od desky). Paprsky odražené od zrcadel, potom znovu vstoupit na průsvitnou desku a z ní se setkávají v detektoru, je-li interferenční vzor.
Když Země se pohybuje vzhledem k éteru, například ve směru zrcadla 2, potom je rychlost světla v horizontálním a vertikálním směru nebude shodné, což by mělo vést k posunu fází vlny odražené od jednotlivých zrcadel k detektoru (například, jak je znázorněno na obrázku, vpravo dole). Ve skutečnosti posun nebyla pozorována (viz. Vlevo dole).
Einstein vs. Newton
Ve snaze porozumět pohybu éteru a šíření světla v něm Lorentz a francouzský matematik Henri Poincaré měl naznačují, že velikost pohyblivých těles se mění ve srovnání s velikostí pevných a, kromě toho, čas pro pohyb těles teče pomaleji. Je těžké si představit - a Lorentz tyto předpoklady považován spíše matematickým trikem, než se fyzikální jev - ale oni mají dovoleno, aby se dohodly na mechanismu, elektromagnetické teorie světla a experimentálních dat.
Einstein ve dvou článcích v roce 1905 by mohl na základě intuitivní úvahy s cílem vytvořit souvislý teorii, ve které jsou všechny tyto úžasné účinky jsou výsledkem dvou postulátů:
- rychlost světla je konstantní a nezávisí na tom, jak je zdroj a přijímač krok (a je přibližně rovna 300.000 km / s);
- jakéhokoliv fyzického systému fyzikální zákony jsou stejné bez ohledu na to, zda se pohybuje bez zrychlení (při jakékoliv rychlosti), nebo v klidu.
I přinesl nejvíce známý fyzikální vzorec - E = mc2! Kromě toho, vzhledem k pohybu prvního postulát éteru přestal mít hodnotu Einstein ji jednoduše opuštěný - světlo mohou šířit ve vakuu.
Účinek dilatace času, zejména vede k slavnému „paradox dvojčat“. Jestliže jeden ze dvou dvojčat, Ivan, je poslán na kosmické lodi ke hvězdám, a druhý, Peter, stále čeká na něj na zemi poté, co return Ukazuje se, že Ivan byl mladší než Peter, protože čas na to, aby pohybovat rychle kosmické lodi tekla pomaleji než Země.
Tento efekt, jakož i jiné rozdíly mezi teorií relativity od obyčejných mechaniky, je uvedeno pouze na obrovský rychlost, což je srovnatelné s rychlostí světla, a tak jsme se nikdy nesetkala je v jejich každodenní life. Pro normální rychlosti, se kterou se setkáváme ve světě, zlomek V / C (připomeňme, c = 300,000 kilometrů za sekundu) se liší jen velmi málo ze země, a vracíme se na známém a pohodlném světě školních mechaniky.
Nicméně, je třeba zvážit účinky relativity, například při synchronizaci hodin na GPS satelitů, s pozemní systém pro přesnou práci polohovací systém. Kromě toho se zpomalením času efekt je zkoumání elementárních částic. Mnohé z nich jsou nestálé a ve velmi krátkém čase transformována do druhé. Obvykle se však rychle pohybovat, a tím i dobu před jejich převedením na místě pozorovatele pohledu je roztažený, což jim umožňuje registrovat a vyšetřovat.
Speciální teorie relativity vznikla z potřeby sladit elektromagnetické teorii světla s mechaniky rychle (a při rychlosti konstantní) z pohybujících se těles. Po přesunu do Německa, Einstein dokončil jeho teorii obecné relativity (GR), který se přidal k elektromagnetické a mechanické jevy gravitace. Ukázalo se, že gravitační pole může být popsán jako deformace prostoru a čase masivním tělem.
Jedním z důsledků zakřivení GR je dráha paprsku, když světlo prochází v blízkosti velkého hmoty. První pokus o experimentální ověření obecné teorie relativity se bude konat v létě 1914 pod dohledem zatmění slunce na Krymu. Nicméně, německý tým astronomů byl internován v souvislosti s válkou. To je v jistém smyslu uložena GRT pověst, protože v okamžiku, kdy teorie obsažené chyby a dal nesprávné predikci úhel vychýlení nosníku.
V roce 1919 britský fyzik Arthur Eddington během zatmění slunce, pozorování na ostrově Principe u západního pobřeží Afriky byl schopen potvrdit, že světlo star (on byl viděn tím, že slunce nebyl zastíněn), kolem Slunce je vychýlen přesně pod úhlem, který předpovídají rovnici Einstein.
Otevření Eddington udělal Einstein superstar.
Sedmý den listopadu 1919, na vrcholu pařížské mírové konferenci, kdy veškerá pozornost, jak se zdá, by měla být zaměřena na to, jak bude svět existovat po skončení první světové války, Londýn noviny The Times vyšel s úvodníku: „Revoluce ve vědě: nové teorie vesmíru, Newtonovy myšlenky poražen. "
Reportéři sledovaný Einstein všude, obtěžující požadavky vysvětlit teorii relativity v kostce a sály, ve kterých Dal přednášky pro veřejnost, byly naplněny (v tomto případě, v souladu s vrstevníky, Einstein nebyl moc dobrý lektor; studenti měli malé pochopení podstaty přednášky, ale přišel vidět celebrity).
V roce 1921 Einstein společně s anglickým biochemik a budoucí prezident Izraele Chaim Weizmann Šel jsem na přednáškové turné po Spojených státech s cílem zvýšit finanční prostředky na podporu židovských osad Palestina. Podle The New York Times, «The Metropolitan Opera byli zaneprázdněni všechna místa z orchestřiště na poslední řádek galorki, stovky lidí, kteří stojí v uličkách.“ Korespondent zdůraznil: „Einstein mluvila německy, ale touží vidět a slyšet osobu, které doplňují vědecké pojetí vesmíru s novou teorii prostoru, času a pohybu, obsadili všechna křesla v chodba. "
Přes úspěch veřejnosti, byla přijata vědecká teorie relativity obec s velkými obtížemi.
Od roku 1910 do 1921 progresivní smýšlející kolegy desetkrát nominován Einstein na Nobelovu cenu za fyziku, ale konzervativní pokaždé, když Nobelův výbor odmítl s odkazem na skutečnost, že teorie relativity dosud neobdržel dostatečné množství experimentálních Potvrzení.
Po expedici, Eddington to všechno začalo věnovat větší skandál, a v roce 1921, stále ještě není přesvědčen o tom, členové výboru vzali elegantní řešení - ocenění Einstein cena, nezmínil teorii relativity, a to: „Za služby pro teoretickou fyziku a zejména za objev zákona fotoelektrického efekt ".
Aryan fyziku proti Einstein
Einsteinova popularity na západě způsobila bolestivou reakci kolegy v Německu, které byly v podstatě izolované po militantní manifest 1914 a porážka v první světové válce. V roce 1921, Einstein byl jediný německý vědec, který přijal pozvání do světa Solvay Physics kongres v Bruselu (kterou ovšem ignoroval ve prospěch výletu do USA s Weizmann).
Ve stejné době, i přes ideologické rozdíly, přičemž většina vlasteneckých kolegy Einstein podařilo udržet přátelské vztahy. Ale extrémní pravicové studentů a vědců, Einstein získal si reputaci jako zrádce, který tluče německé vědě scestí.
Jeden z představitelů tohoto křídla byla Philipp Lenard. Navzdory tomu, že v roce 1905 pro experimentální studie elektronů, což vede k fotoelektrického jevu, Lenarda obdržel Nobelovu cenu za fyziku, vždycky trpěl tím, že jeho příspěvek k vědě není dostatečně uznávané stupně.
Za prvé, v roce 1893, on si půjčoval výbojky domácí rentgen, a v roce 1895, Röntgen objevil, že výbojky emitují dosud neznámé vědy paprsky. Leonard je přesvědčen, že otevření by měl být přinejmenším považována za spoj, ale všechny sláva objevu a Nobelovy ceny za fyziku v roce 1901 přešel do jednoho Roentgen. Lenard byl rozhořčený a říká, že je matka-paprsky, zatímco X-ray je pouze porodní asistentka. V tomto případě, zdá se, že v rozhodujících experimentech X-ray trubice Lenard ještě nepoužívá.
Za druhé, Lenard byl hodně urazil britského fyzika. Vyzval prioritu objevu elektronu v Thomson a obvinil britský vědec, který se chybně odkazuje ke své práci. Lenard vytvořil model atomu, který může být považován za předchůdce modelu Rutherford, ale nebyl řádně označeny. Není divu, že Leonard nazvaný angličtinou národ sobecký a klamnými obchodníky a Němci, naopak - národ hrdinové a po první světové válce, nabídl uspořádat britské intelektuální Continental blokáda.
Za třetí, Einstein byl schopen teoreticky vysvětlit fotoelektrického jevu, a Lenard v roce 1913, ještě předtím, než spor vztahující se k válce, dokonce ho doporučil na profesuru. Ale Nobelova cena za objev zákona fotoelektrického jevu v roce 1921 dal jeden Einstein.
Na začátku 20. let v obecně byly těžké časy pro Lenard. On se srazil s levicovými myšlenkami s nadšením ze strany studentů a byl veřejně ponížen, když po vraždě židovské liberální politik původ, a německý ministr zahraničí Walter Rathenau odmítl ponořit na vlajku svého ústavu budovy Heidelberg.
Jeho úspory investované do dluhových cenných papírů vlády, bylo spáleno v důsledku inflace, a v roce 1922 před účinky podvýživy během války, po smrti svého jediného syna. Lenard stal se kloní k názoru, že problém Německa (včetně německé vědy) jsou výsledkem židovského spiknutí.
Blízký spolupracovník Lenard v této době stal Johannes Stark, Nobelova cena za fyziku v roce 1919, také mají tendenci vinit své vlastní neúspěchy v machinacím Židů. Stark po válce, v protikladu k liberální Physical Society uspořádala konzervativní „německý profesionální Community College učitele“, s nímž se snažila ovládnout financování výzkumu a jmenování do vědeckých a pedagogických pozic, ale ne Podařilo se mu. Poté, co nedokázal ochránit postgraduální student v roce 1922, Stark řekl, že je obklopen obdivovatelů Einstein, a odstoupil z funkce univerzitního profesora.
V roce 1924, šest měsíců po Beer Hall puče v Grossdeutsche Zeitung otiskl článek Lenard a Starka, „Hitler a ducha vědy.“ Autoři ve srovnání Hitlera s takovými giganty o vědě jako Galileo, Kepler, Newton a Faraday ( „co je štěstí, že génia v těle žijí mezi námi! „), a také ocenil árijskou génia a odsoudil jeho rozkládající Judaismus.
Podle Lenard a Starka, science zhoubný židovský vliv se projevil v nových oblastech teoretické fyziky - kvantové mechaniky a teorie relativity, požadují odmítnutí starých nápadů a používat komplexní a neznámé matematické přístroje.
Pro starší generaci vědců, dokonce i ty talentované jako Leonard, to byla výzva, že jen málo z nich byl schopen přijmout.
Lenard protichůdný „židovská“, to znamená, že teoretická fyzika „Aryan“, který je experimentální, a požadoval, aby německá věda se zaměřila na to druhé. V předmluvě ke knize „německý fyziky“, napsal: „Německý fyzik? - Zeptejte se lidí. Mohl bych také říci, Árijské fyziku, či fyziku severské lidé informátorů fyzika, fyzika těch, kteří založili studium přírodních věd. "
Po dlouhou dobu, „Aryan fyziku“ Lenard a Stark zůstal okrajový jev a různé fyziku Původ byl zaměstnán v Německu, teoretický a experimentální výzkum nejvyšší level.
Vše se změnilo, když v roce 1933 se stal kancléřem Německa Adolfa Hitlera. Einstein, který byl v té době ve Spojených státech, odmítli německé občanství a členství v Akademii věd a Academy prezident Max Planck uvítala rozhodnutí: „I přes hlubokou propast mezi našimi politickými názory, naše osobní přátelství vždy zůstane beze změny,“ - ujistil Einstein osobní korespondence. Nicméně, někteří členové Akademie byly nervy tím, že Einstein neměl čas demonstrativně vyloučen z něj.
Brzy Johannes Stark se stal prezidentem Fyzikálně-technického institutu a Research Foundation německé. V průběhu příštího roku Německo opustil čtvrtinu všech fyziků a teoretických fyziků polovinu.