La sfârșitul mileniului, Lumea fizicii revista a efectuat un sondaj în care au întrebat 100 dintre cei mai mari fizicieni din lume pe care i-au considerat a fi cei mai mari 10 oameni de știință din toate timpurile. Dincolo de a fi cel mai cunoscut om de știință care a trăit vreodată, Albert Einstein este și un nume gospodăresc, sinonim cu geniul și creativitatea fără sfârșit.
Ca descoperitor al Relativității speciale și generale, Einstein a revoluționat înțelegerea noastră despre timp, spațiu și univers. Această descoperire, împreună cu dezvoltarea mecanicii cuantice, au dus efectiv la sfârșitul erei fizicii newtoniene și au dat naștere epocii moderne. În timp ce cele două secole anterioare au fost caracterizate de gravitație universală și cadre de referință fixe, Einstein a ajutat la crearea unei incertitudini, a găurilor negre și a „acțiunii înfricoșătoare la distanță”.
Tinerețe:
Albert Einstein s-a născut pe 14 martie 1879, în orașul Ulm, apoi parte a Regatului Wurttenmberg (acum statul federal german Baden-Württemberg). Părinții săi au fost Hermann Einstein (vânzător și inginer) și Pauline Koch, care erau evrei Ashkenazi nerespectanți - o comunitate extinsă de evrei vorbitori de idiș care locuiau în Germania și Europa Centrală.
În 1880, când avea doar șase săptămâni, familia lui Einstein s-a mutat la München, unde tatăl său și unchiul său au fondat Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie (o companie care produce echipamente electrice pe bază de curent continuu). În 1894, compania tatălui său a eșuat, iar familia s-a mutat în Italia în timp ce Einstein a rămas la Munchen pentru a-și finaliza studiile.
Educaţie:
În 1884, Albert Einstein a urmat o școală elementară catolică, unde a rămas până în 1887. La acel moment, s-a transferat la Gimnaziul Luitpold, unde a primit învățământul primar și gimnazial avansat. Tatăl său spera că Einstein va urma pe urmele sale și va intra în inginerie electrică, dar Einstein a avut dificultăți în ceea ce privește metodele de predare a școlii, preferând autodirecționarea către învățarea cu rotile.
În timpul unei vizite la familia sa din Italia, 1894, Einstein a scris un scurt eseu intitulat „Cu privire la investigarea statului eterului într-un câmp magnetic” - care ar fi prima sa publicație științifică. În 1895, Einstein a susținut examenul de admitere la Politehnica Federală Elvețiană din Zürich - cunoscută în prezent ca Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich).
Deși nu a îndeplinit toate cerințele, a obținut note excepționale la fizică și matematică. La sfatul directorului Politehnicii din Zürich, a urmat școala cantonală argoviană din Aarau, Elveția, pentru a-și termina studiile secundare. Acest lucru l-a făcut între 1895-96, în timp ce a rămas cu familia unui profesor.
În septembrie 1896, a susținut examenul de ieșire elvețian cu note de cea mai mare parte bune, inclusiv note de top în materie de fizică și matematică. Deși are doar 17 ani, s-a înscris la programul de diplomă de matematică și fizică de patru ani la Politehnica din Zürich. Acolo a întâlnit prima și viitoarea sa soție, Mileva Maric, o cetățeană sârbă și singura femeie dintre cei șase studenți din secțiunea matematică și fizică.
Cei doi s-ar căsători în 1904 și ar avea doi fii, dar s-ar divorța până în 1919 după ce au trăit separat timp de cinci ani. După aceea, Einstein s-a recăsătorit, de data aceasta cu vărul său Elsa Löwenthal - cu care a rămas căsătorit până la moartea ei în 1939. Tot în această perioadă Einstein a continuat să-și facă cele mai mari realizări științifice.
Realizări științifice:
În 1900, Einstein a primit diploma de învățământ politehnic din Zürich. După absolvire, a petrecut aproape doi ani în căutarea unui post didactic și și-a dobândit cetățenia elvețiană. În cele din urmă și cu ajutorul tatălui prietenului și colegului său, Marcel Grossmann, Einsten și-a asigurat un loc de muncă la Oficiul Federal pentru Proprietate Intelectuală din Berna. În 1903, poziția sa a devenit permanentă.
O mare parte din activitatea lui Einstein la biroul de brevete a fost legată de întrebări legate de transmiterea semnalelor electrice și de sincronizarea electro-mecanică a timpului. Aceste probleme tehnice vor apărea în mod repetat în experimentele gândite ale lui Einstein, ducându-l în cele din urmă la concluziile sale radicale despre natura luminii și conexiunea fundamentală între spațiu și timp.
În 1900, a publicat o lucrare intitulată „Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen”(„ Concluzii din fenomenele capilarității ”). Bazându-se pe teoria lui Newton despre gravitația universală, el a propus în acest articol că teoria că interacțiunile dintre toate moleculele sunt o funcție universală a distanței, în analogie cu forța inversă a pătratului gravitației. Acest lucru ar fi ulterior dovedit a fi incorect, dar publicarea lucrării în prestigiuAnnalen der Physik (Journal of Physics) a atras atenția din lumea academică.
La 30 aprilie 1905, Einstein și-a încheiat teza sub ochiul atent al profesorului Alfred Kleiner, profesorul de fizică experimentală al universității. Discursul său - intitulat „O nouă determinare a dimensiunilor moleculare” - i-a obținut un doctorat la Universitatea din Zürich.
În același an, într-o explozie de energie intelectuală creativă - ceea ce este cunoscut sub numele său „Annus mirabilis” (anul miracolului) - Einstein a publicat, de asemenea, patru lucrări de ultimă oră despre efectul fotoelectric, mișcarea browniană, relativitatea specială și echivalența de masă și energie, ceea ce l-ar aduce la cunoștința comunității științifice internaționale.
Până în 1908, a fost numit conferențiar la Universitatea din Berna. În anul următor, după ce a susținut o prelegere despre electrodinamică și principiul relativității la Universitatea din Zurich, Alfred Kleiner l-a recomandat facultății pentru o profesie nou creată în fizică teoretică. Einstein a fost numit profesor asociat în 1909.
În aprilie 1911, Einstein a devenit profesor titular la Universitatea Charles-Ferdinand din Praque, care făcea parte din Imperiul Austro-Ungar la acea vreme. În timpul său la Praga, a scris 11 lucrări științifice, dintre care 5 au fost pe matematica radiațiilor și pe teoria cuantică a solidelor.
În iulie 1912, s-a întors în Elveția și la ETH Zürich, unde a predat despre mecanică analitică și termodinamică până în 1914. În timpul său la ETH Zürich, a studiat și mecanica continuă, teoria moleculară a căldurii și problema gravitației. În 1914, s-a întors în Germania și a fost numit director al Institutului de Fizică Kaiser Wilhelm (1914–1932) și profesor la Universitatea Humboldt din Berlin.
În scurt timp a devenit membru al Academiei Prusiene de Științe, iar din 1916 până în 1918 a ocupat funcția de președinte al Societății Fizice Germane. În 1920, a devenit membru străin al Academiei Regale Olandeze de Arte și Științe și a fost ales membru străin al Societății Regale (ForMemRS) în 1921.
Statutul refugiatului:
În 1933, Einstein a vizitat Statele Unite pentru a treia oară. Spre deosebire de vizitele anterioare - unde a condus serii de conferințe și turnee - cu această ocazie știa că nu se poate întoarce în Germania, din cauza creșterii nazismului sub Adolf Hitler. După ce și-a efectuat a treia, două luni, vizitând profesoratul în universitățile americane, el și soția Elsa au călătorit la Anvers în Belgia, în martie 1933.
La sosirea lor, când au aflat că cabana lor a fost atacată de naziști și barca cu vele personal confiscată, Einstein a renunțat la cetățenia sa germană. O lună mai târziu, lucrările lui Einstein s-au numărat printre cele vizate de arderea de cărți naziste, iar el a fost plasat pe o listă de „dușmani ai regimului german”, cu o sumă de 5000 de dolari pe cap.
În această perioadă, Einstein a devenit parte a unei mari comunități de ex-patrioți germani și evrei din Belgia, mulți dintre ei fiind oameni de știință. În primele luni, el a închiriat o casă în De Haan, în Belgia, unde a locuit și a lucrat. De asemenea, s-a dedicat să ajute oamenii de știință evrei să scape de persecuție și crimă pe mâinile naziștilor.
În iulie 1933, a plecat în Anglia la invitația personală a prietenului și ofițerului său naval, comandantul Oliver Locker-Lampson. În timp ce se afla acolo, s-a întâlnit cu acel membru al Parlamentului Winston Churchill și cu fostul premier Lloyd George și i-a rugat să ajute să-i aducă pe oamenii de știință evrei din Germania. Potrivit unui istoric, Churchill a trimis fizicianul Frederick Lindemann în Germania pentru a căuta oameni de știință evrei și a-i plasa în universitățile britanice.
Ulterior, Einstein a luat legătura cu lideri ai altor națiuni, printre care și premierul turc Ismet Inönü pentru a cere ajutor de relocare a cetățenilor evrei fugiți de naziști. În septembrie 1933, el a scris lui Inönü, solicitând plasarea oamenilor de știință șomeri germano-evrei. În urma scrisorii lui Einstein, invitații evrei în Turcia au însumat în cele din urmă peste 1.000 de persoane.
Deși Locker-Lamspon a cerut parlamentului Marii Britanii să extindă cetățenia la Einstein, eforturile sale au eșuat, iar Einstein a acceptat o ofertă anterioară de la Institutul Princeton pentru Studii Avansate din New Jersey pentru a deveni un savant rezident. În octombrie 1933, Einstein a ajuns în SUA și a ocupat funcția.
La vremea respectivă, majoritatea universităților americane aveau o facultate sau studenți evrei minim sau din cauza unor cote care limitau numărul evreilor care se puteau înscrie sau învăța. Acestea ar expira până în 1940, dar au rămas o barieră pentru oamenii de știință americani-evrei să participe pe deplin la viața academică și să primească o educație universitară.
În 1935, Einstein a solicitat cetățenia permanentă în SUA, căreia i s-a acordat în 1940. El va rămâne în SUA și își va menține apartenența la Institutul pentru Studii Avansate până la moartea sa, în 1955. În această perioadă, Einstein a încercat să dezvolte o teoria unită a câmpurilor și respingerea interpretării acceptate a fizicii cuantice, ambele fără succes.
Proiectul Manhattan:
În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, Einstein a jucat un rol important în crearea Proiectului Manhattan - dezvoltarea bombei atomice. Acest proiect a început după ce Einstein a fost abordat de un grup de oameni de știință condus de fizicianul maghiar Leó Szilárd în 1939. După ce a auzit avertismentele lor despre un program de arme nucleare naziste, el a scris co-scrisoare președintelui Roosevelt, avertizându-l despre pericolul extrem a unei asemenea arme în mâinile naziste.
Deși un pacifist care nu a avut în vedere niciodată ideea de a folosi fizica nucleară de dragul dezvoltării unei arme, Einstein era preocupat de naziștii care dețin o astfel de armă. Ca atare, el și Szilárd, împreună cu alți refugiați, cum ar fi Edward Teller și Eugene Wigner, „au considerat responsabilitatea lor de a avertiza americanii cu privire la posibilitatea ca oamenii de știință germani să câștige cursa pentru a construi o bombă atomică și să avertizeze că Hitler va fii mai mult decât dispus să recurgi la o astfel de armă. ”
Potrivit istoricilor Sarah J. Diehl și James Clay Moltz, scrisoarea a fost „fără îndoială stimulul esențial pentru adoptarea de către SUA a unor investigații serioase privind armele nucleare în ajunul intrării SUA în al doilea război mondial”. Pe lângă scrisoare, Einstein și-a folosit legăturile cu familia regală belgiană și cu mama reginei belgiene pentru a avea acces cu un trimis personal la Oficiul Oval al Casei Albe, unde s-a întâlnit cu Roosevelt pentru a discuta personal despre pericol.
În urma scrisorii lui Einstein și a întâlnirilor sale cu Roosevelt, SUA au inițiat Proiectul Manhattan și au mobilizat toate resursele necesare pentru cercetarea, construirea și testarea bombei atomice. Până în 1945, acest aspect al cursei armelor a fost câștigat de Puterile Aliate, întrucât Germania nu a reușit niciodată să creeze o armă atomică proprie.
Un pacifist minuțios, Einstein ar veni mai târziu să regretă profund implicarea sa în dezvoltarea armelor nucleare. După cum i-a spus prietenului său, Linus Pauling, în 1954 (cu un an înainte de moartea sa): „Am făcut o mare greșeală în viața mea - când am semnat scrisoarea președintelui Roosevelt recomandând să fie fabricate bombe cu atom; dar a existat o oarecare justificare - pericolul pe care îl vor face germanii. ”
Teoria relativitatii:
Deși Einstein a realizat multe realizări semnificative de-a lungul anilor și este cunoscut pe larg pentru contribuția sa la crearea Proiectului Manhattan, cea mai cunoscută teorie a sa este aceea care este reprezentată de ecuația simplă E = mc² (Unde E este energie, m este masă și c este viteza luminii). Această teorie ar răsturna secole de gândire științifică și de ortodoxii.
Dar, bineînțeles, Einstein nu a dezvoltat această teorie în vid, iar drumul care l-a determinat să concluzioneze că timpul și spațiul erau relative față de observator a fost lung și șerpuitor. Eventuala ipoteză a relativității lui Einstein a fost în mare parte o încercare de a reconcilia legile mecanicii lui Newton cu legile electromagnetismului (așa cum sunt caracterizate de ecuațiile lui Maxwell și de legea forței Lorentz).
De ceva timp, oamenii de știință se prindeau de inconsistențele dintre aceste două domenii, care se reflectau și în fizica newtoniană. În timp ce Isaac Newton s-a abonat la ideea unui spațiu și timp absolut, el a respectat și principiul relativității lui Galileo - care afirmă că: „Orice doi observatori care se mișcă cu viteză și direcție constantă unul față de celălalt vor obține aceleași rezultate pentru toate experimentele mecanice.”
Din 1905, când Einstein a publicat lucrarea sa „Despre electrodinamica corpurilor în mișcare„Consensul de lucru dintre oamenii de știință a considerat că lumina care călătorește printr-un mediu în mișcare va fi târâtă de-a lungul mediului. La rândul său, aceasta însemna că viteza măsurată a luminii ar fi o simplă sumă a vitezei sale prin mediul plus viteza de acel mediu.
Această teorie a susținut, de asemenea, că spațiul a fost umplut cu un „eter luminifer”, un mediu ipotetic despre care se credea necesar pentru propagarea luminii în întregul univers. În concordanță, acest eter ar fi fost târât de materie în mișcare sau transportat în interior. Cu toate acestea, acest consens a dus la numeroase probleme teoretice care, până la momentul lui Einstein, au rămas nesoluționate.
Pentru unul, oamenii de știință nu au reușit să găsească o stare absolută de mișcare, ceea ce a indicat că principiul relativității mișcării (adică că numai rudă mișcarea este observabilă și nu există un standard absolut de odihnă) a fost valabilă. În al doilea rând, a existat și problema continuă pe care o pune „aberația stelară”, un fenomen în care mișcarea aparentă a corpurilor cerești asupra locațiilor lor depindea de viteza observatorului.
În plus, testele efectuate cu privire la viteza luminii în apă (experimentul Fizeau) au indicat faptul că lumina care călătorește printr-un mediu în mișcare va fi târâtă de-a lungul mediului, dar nu aproape de așteptat. Acest lucru a susținut și alte experimente - cum ar fi ipoteza parțială de tracțiune a lui Fresnel și experimentele lui Sir George Stokes - care au propus ca eterul să fie parțial sau integral transportat de materie.
Teoria relativității speciale a lui Einstein a evoluat în sensul că a susținut că viteza luminii este aceeași în toate cadrele de referință inerțiale și a introdus ideea că schimbările majore apar atunci când lucrurile se apropie de viteza luminii. Acestea includ cadrul spațiu-timp al unui corp în mișcare care pare să încetinească și să se contracte în direcția mișcării atunci când este măsurat în cadrul observatorului.
Cunoscută sub denumirea de Teoria relativității speciale a lui Einstein, observațiile sale au reconciliat ecuațiile lui Maxwell pentru electricitate și magnetism cu legile mecanicii, au simplificat calculele matematice eliminând explicațiile străine utilizate de alți oameni de știință și au făcut existența unei eteruri complet de prisos. De asemenea, a fost în concordanță cu viteza de observare directă a luminii și a explicat aberațiile observate.
Desigur, teoria lui Einstein s-a confruntat cu reacții mixte din partea comunității științifice și va rămâne controversată mulți ani. Cu ecuația sa, E = mc², Einstein simplificase mult calculele necesare pentru a înțelege modul în care se propagă lumina. De asemenea, el a sugerat că spațiul și timpul (precum și materia și energia) sunt doar expresii diferite ale aceluiași lucru.
Între 1907 și 1911, în timp ce încă lucra la biroul de brevete, Einstein a început să ia în considerare modul în care relativitatea specială ar putea fi aplicată pe câmpurile gravitaționale - ceea ce va fi cunoscut sub numele de Teoria relativității generale. Aceasta a început cu un articol intitulat „În ceea ce privește principiul relativității și concluziile extrase din acesta„, Publicat în 1907, în care a abordat modul în care regula relativității speciale s-ar putea aplica și accelerației.
Pe scurt, el a susținut că căderea liberă este într-adevăr mișcare inerțială; iar pentru observator trebuie să se aplice regulile relativității speciale. Acest argument este cunoscut și sub denumirea de Principiul echivalenței, care afirmă că masa gravitațională este identică cu masa inerțială. În același articol, Einstein a prezis de asemenea fenomenul dilatării gravitaționale a timpului - unde doi observatori situați la distanțe diferite de o masă gravitativă percep o diferență în intervalul de timp dintre două evenimente.
În 1911, Einstein a publicat „Despre influența gravitației asupra propagării luminii„, Care s-a extins la articolul din 1907. În acest articol, el a prezis că o cutie care conține un ceas care se accelera în sus va experimenta timpul mai repede decât unul care stătea încă într-un câmp gravitațional neschimbat. El concluzionează că ratele ceasurilor depind de poziția lor într-un câmp gravitațional și că diferența de viteză este proporțională cu potențialul gravitațional la prima aproximare.
În același articol, el a prezis că devierea luminii va depinde de masa corpului implicat. Acest lucru s-a dovedit a fi deosebit de influent, pentru că, pentru prima dată, el oferise o propunere testabilă. În 1919, astronomul german Erwin Finlay-Freundlich a cerut oamenilor de știință din întreaga lume să testeze această teorie măsurând devierea luminii în timpul eclipsei solare din mai 1929.
Predicția lui Einstein a fost confirmată de Sir Arthur Eddington, care a fost anunțat la scurt timp după aceea. La 7 noiembrie 1919, Timpurile a publicat rezultatele sub titlul: „Revolution in Science - New Theory of the Univers - Newtonian Idees Overthrown”. Relativitatea generală s-a dezvoltat de atunci într-un instrument esențial în astrofizica modernă. Acesta oferă fundamentul pentru înțelegerea actuală a găurilor negre, regiuni ale spațiului în care atracția gravitațională este atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa.
Teoria cuantică modernă:
Einstein a ajutat, de asemenea, la avansarea teoriei mecanicii cuantice. De-a lungul anilor 1910, această știință s-a extins în domeniu pentru a acoperi multe sisteme diferite. Einstein a contribuit la aceste evoluții avansând teoria cantei la lumină și a folosit-o pentru a da în considerare diverse efecte termodinamice care contrazic mecanica clasică.
În lucrarea sa din 1905, „Din punct de vedere euristic privind producția și transformarea luminii„, El a postulat că lumina însăși constă din particule localizate (adică quanta). Această teorie va fi respinsă de contemporanii săi - inclusiv Neils Bohr și Max Planck - dar ar fi dovedită până în 1919 cu experimente care au măsurat efectul fotoelectric.
El a extins acest lucru în continuare în lucrarea sa din 1908, „Dezvoltarea opiniilor noastre despre compoziția și esența radiațiilor„În cazul în care a arătat că canta energetică a lui Max Planck trebuie să aibă un moment bine definit și să acționeze în anumite privințe ca particule independente, asemănătoare punctului. Această lucrare a introdus foton concept și a inspirat noțiunea de dualitate undă-particule (adică lumina care se comportă atât ca particulă cât și ca undă) în mecanica cuantică.
În lucrarea sa din 1907, „Teoria radiației Planck și teoria căldurii specifice„, Einstein a propus un model de materie în care fiecare atom dintr-o structură de zăbrele este un oscilator armonic independent - existent în stări cuantificate la fel de distanțate. El a propus această teorie pentru că era o demonstrație deosebit de clară că mecanica cuantică ar putea rezolva problema specifică a căldurii în mecanica clasică.
În 1917, Einstein a publicat un articol intitulat „Cu privire la teoria cuantică a radiației”Care a propus posibilitatea emisiilor stimulate, procesul fizic care face posibilă amplificarea cu microunde și laserul. Această lucrare a avut o influență enormă în dezvoltarea ulterioară a mecanicii cuantice, deoarece a fost prima lucrare care a arătat că statisticile tranzițiilor atomice aveau legi simple.
Această lucrare ar continua să inspire articolul din 1926 al lui Erwin Schrödinger, „Cuantificarea ca problemă a valorii proprii„. În acest articol, el a publicat ecuația sa acum celebră Schrödinger, unde descrie modul în care starea cuantică a unui sistem cuantic se schimbă cu timpul. Această lucrare a fost sărbătorită universal ca una dintre cele mai importante realizări ale secolului XX și a creat o revoluție în majoritatea domeniilor mecanicii cuantice, precum și în toată fizica și chimia.
Este destul de interesant, în timp, Einstein s-ar fi nemulțumit de teoria mecanicii cuantice pe care a ajutat-o să le creeze, simțind că inspiră un sentiment de haos și aleatoriu în științe. Ca răspuns, el a făcut celebrul său citat: „Dumnezeu nu joacă la zaruri” și a revenit la studiul fenomenelor cuantice.
Acest lucru l-a determinat să propună paradoxul Einstein – Podolsky – Rosen (paradoxul EPR) numit pentru Einstien și asociații săi - Boris Podolisky și Nathan Rosen. În articolul lor din 1935, intitulat „Poate fi considerată completă descrierea cuantum-mecanică a realității fizice?”, Ei au afirmat că demonstrează că înțelegerea cuantică încalcă viziunea realistă locală a cauzalității - Einstein făcând referire la ea drept „acțiune înspăimântătoare la distanță”.
În acest sens, ei au afirmat că funcția de undă a mecanicii cuantice nu a furnizat o descriere completă a realității fizice, un paradox important care ar avea implicații importante pentru interpretarea mecanicii cuantice. În timp ce paradoxul EPR s-ar dovedi incorect după moartea lui Einstein, acesta a contribuit la crearea unui domeniu pe care a ajutat-o să-l creeze, dar mai târziu ar încerca să-i conteste până la sfârșitul zilelor sale.
Constanta cosmologica si gaurile negre:
În 1917, Einstein a aplicat teoria generală a relativității pentru a modela structura universului în ansamblu. Deși a preferat ideea unui univers care este etern și neschimbător, aceasta nu era în concordanță cu teoriile sale despre relativitate, care au prezis că universul se afla fie într-o stare de expansiune, fie de contracție.
Pentru a aborda acest aspect, Einstein a introdus un concept nou în teorie, cunoscut sub numele de Constanta Cosmologică (reprezentată de un Lambda). Scopul acestui lucru a fost de a rectifica efectele gravitației și de a permite întregului sistem să rămână o sferă eternă, statică. Cu toate acestea, în 1929, Edwin Hubble a confirmat că universul se extinde. După ce a vizitat Observatorul Mount Wilson cu Hubble, Einstein a aruncat formal constanta cosmologică.
Cu toate acestea, conceptul a fost revizuit la sfârșitul anului 2013, când un manuscris anterior nedescoperit de Einstein (intitulat „Despre Problema Cosmologică") a fost descoperit. În acest manuscris, Einstein a propus o revizuire a modelului, în care constanta era responsabilă pentru crearea de materie nouă pe măsură ce universul se extindea - asigurând astfel că densitatea medie a universului nu s-a schimbat niciodată.
Acest lucru este în concordanță cu modelul de cosmologie care acum este învechit (propus mai târziu în 1949) și cu înțelegerea modernă a energiei întunecate. În esență, ceea ce Einstein a descris în multe dintre biografiile sale drept „cea mai mare gafă”, ar ajunge în cele din urmă să fie reevaluat și considerat ca parte a unui mister mai mare al universului - existența unei mase și energii invizibile care mențin echilibrul cosmologic.
În 1915, la câteva luni după ce Einstein și-a publicat teoria relativității generale, fizicianul și astronomul german Karl Schwarzschild a găsit o soluție la ecuațiile câmpului Einstein care descria câmpul gravitațional al unui punct și al unei mase sferice. Această soluție, numită acum raza Schwarzschild, descrie un punct în care masa unei sfere este atât de comprimată încât viteza de evacuare de la suprafață ar egala viteza luminii.
Cu timpul, alți fizicieni au ajuns la aceleași concluzii independent. În 1924, astrofizicistul englez Arthur Eddington a comentat modul în care teoria lui Einstein ne permite să excludem densități prea mari pentru stelele vizibile, susținând că acestea vor „produce atât de multă curbură a metricii spațiu-timp, încât spațiul s-ar închide în jurul stelei, lăsându-ne afară (adică nicăieri). "
În 1931, astrofizicistul indian-american Subrahmanyan Chandrasekhar a calculat, folosind Relativity Special, că un corp care nu se rotește de materie degenerată de electroni deasupra unei anumite mase limitante s-ar prăbuși în sine. În 1939, Robert Oppenheimer și alții au fost de acord cu analiza lui Chandrasekhar, susținând că stelele neutronice deasupra unei limite prescrise se vor prăbuși în găuri negre și au ajuns la concluzia că nicio lege a fizicii nu ar putea interveni și va împiedica cel puțin unele stele să se prăbușească în găuri negre.
Oppenheimer și coautorii săi au interpretat singularitatea la limita razei Schwarzschild, indicând faptul că aceasta era limita unei bule în care timpul se oprea. Pentru observatorul de afară, ei ar vedea suprafața stelei înghețată în timp în momentul prăbușirii, dar un observator înfiorător ar avea o experiență cu totul diferită.
Alte realizări:
Pe lângă faptul că a revoluționat înțelegerea timpului, spațiului, mișcării și gravitației cu teoriile sale despre relativitatea specială și generală, Einstein a adus, de asemenea, numeroase alte contribuții la domeniul fizicii. De fapt, Einstein a publicat sute de cărți și articole în viața sa, precum și peste 300 de lucrări științifice și 150 de articole non-științifice.
Pe 5 decembrie 2014, universitățile și arhivele din întreaga lume au început să publice oficial documentele colectate ale lui Einstein, care au cuprins peste 30.000 de documente unice. De exemplu, două lucrări publicate în 1902 și 1903 - „Teoria cinetică a echilibrului termic și a celei de-a doua legi a termodinamicii" și "O teorie a fundamentelor termodinamicii”- a tratat subiectul termodinamicii și mișcării browniene.
Prin definiție, mișcarea Brownian afirmă că acolo unde o cantitate mică de particule oscilează fără o direcție preferată, în cele din urmă se extind pentru a umple întregul mediu. Abordând acest lucru din punct de vedere statistic, Einstein credea că energia cinetică a particulelor oscilante dintr-un mediu ar putea fi distribuită particulelor mai mari, care la rândul lor puteau fi observate la microscop - dovedind astfel existența de atomi de diferite dimensiuni.
Aceste lucrări au fost fundamentul pentru hârtia din 1905 pe mișcare Brownian, care a arătat că poate fi interpretată ca o dovadă fermă a existenței moleculelor. Această analiză va fi ulterior verificată de fizicianul francez Jean-Baptiste Perrin, iar Einstein a primit premiul Nobel pentru fizică în 1926. Lucrarea sa a stabilit teoria fizică a mișcării browniene și a pus capăt scepticismului despre existența atomilor și moleculelor ca entități fizice actuale. .
În urma cercetărilor sale asupra relativității generale, Einstein a intrat într-o serie de încercări de a-și generaliza teoria geometrică a gravitației pentru a include electromagnetismul ca un alt aspect al unei singure entități. În 1950, el descrie „teoria câmpului unificat” într-un articol intitulat „Cu privire la teoria generalizată a gravitației„, Care descrie încercarea lui de a rezolva toate forțele fundamentale ale universului într-un singur cadru.
Deși a continuat să fie lăudat pentru munca sa, Einstein a devenit din ce în ce mai izolat în cercetările sale, iar eforturile sale nu au reușit în cele din urmă. Cu toate acestea, visul lui Einstein de a uni alte legi ale fizicii cu gravitația continuă până în zilele noastre, informând eforturile de a dezvolta o Teorie a Totului (ToE) - în special Teoria șirurilor, unde câmpurile geometrice apar într-un cadru cuant-mecanic unificat.
Lucrarea sa cu Podolsky și Rosen, în speranța de a respinge conceptul de legături cuantice, i-a determinat, de asemenea, pe Einstein și colegii săi să propună un model de gaură de vierme. Folosind teoria lui Schwarzschild cu privire la găurile negre și în încercarea de a modela particulele elementare cu sarcină ca soluție la ecuațiile câmpului gravitațional, a descris o punte între două patch-uri de spațiu.
Dacă un capăt al găurii de vierme ar fi încărcat pozitiv, celălalt capăt ar fi încărcat negativ. Aceste proprietăți l-au determinat pe Einstein să creadă că perechile de particule și antiparticule ar putea fi încurcate fără a încălca legile Relativității. Acest concept a văzut destul de mult în ultimii ani, oamenii de știință au creat cu succes un gă de vierme magnetic într-un laborator.
Și în 1926, Einstein și fostul său student Leó Szilárd au inventat frigiderul Einstein, un dispozitiv care nu avea părți în mișcare și se baza doar pe absorbția căldurii pentru a-i răci conținutul. În noiembrie 1930, li s-a acordat un brevet pentru proiectarea lor. Cu toate acestea, eforturile lor au fost curând subminate de Epoca Depresiei, invenția Freon și compania suedeză Electrolux achiziționând brevetele lor.
Încercările de reînviere a tehnologiei au început în anii 90 și 2000, echipele de studenți de la Georgia Tech și Universitatea Oxford încearcă să construiască propria versiune a frigiderului Einstein. Datorită conexiunii dovedite de Freon la epuizarea ozonului și a dorinței de a reduce impactul nostru asupra mediului prin utilizarea mai puțină energie electrică, designul este considerat a fi o alternativă ecologică și un dispozitiv util pentru lumea în curs de dezvoltare.
Moartea și moștenirea:
La 17 aprilie 1955, Albert Einstein a prezentat sângerare internă cauzată de ruperea unui anevrism aortic abdominal, pe care îl căutase chirurgical timp de șapte ani înainte. El a luat proiectul unui discurs pe care îl pregătea pentru o apariție televizată, care comemora a șaptea aniversare a statului Israel, cu el la spital, dar nu a trăit suficient de mult pentru a-l finaliza.
Einstein a refuzat operația, spunând: „Vreau să merg când vreau. Este lipsit de gust prelungi viața artificial. Mi-am făcut partea, este timpul să merg. O voi face elegant. ” A murit la spitalul Princeton, a doua zi dimineață, la vârsta de 76 de ani, continuând să lucreze până aproape de sfârșit.
În timpul autopsiei, patologul Spitalului Princeton (Thomas Stoltz Harvey) a îndepărtat creierul lui Einstein pentru conservare, însă fără permisiunea familiei sale. Potrivit lui Harvey, el făcuse acest lucru în speranța că generațiile viitoare de neuroștiinți vor putea descoperi cauza geniului lui Einstein. Resturile lui Einstein au fost incinerate și cenușa lui a fost împrăștiată într-o locație nedezvăluită.
Pentru viața sa de realizări, Einstein a primit nenumărate onoare, atât în timpul vieții, cât și postum. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
