Головна Біографія Альберт Ейнштейн - рік дива

Альберт Ейнштейн - рік дива

Альберт Ейнштейн

Рік дива

Незважаючи на щоденну роботу в патентному відомстві, Ейнштейн витратив значну частину часу на розробку власних наукових теорій. До 1905 року він був готовий представити світові свої теорії. Того року він опублікував чотири наукові праці, кожна з яких охоплює окрему тему, у фізичному журналі, що називаєтьсяАннали фізики. Ці статті були новаторськими та створили основу для сучасної фізики. Цей сплеск наукових відкриттів історики часто називають 'роком дива'.

Фотоелектричний ефект та кванти світла

Перша робота, яку Ейнштейн опублікував у Чудо-рік, отримала назву 'З евристичної точки зору щодо виробництва та перетворення світла. ' Цей документ ввів ідею, що світло не є суцільною хвилею, а складається з пакетів, які він назвав квантами. Пізніше термін 'фотони' буде використовуватися для опису малих частинок світла Ейнштейна.

Ейнштейн не просто витягнув цю ідею з повітря, він вивів її з сучасних наукових теорій та експериментів, проведених іншими фізиками. Робота Макса Планка (Постійна Планка), а також експериментальна робота над фотоефектом, виконана Філіппом Ленардом, мали великий вплив на теорію Ейнштейна.

Креслення фотоефекту

Фотоефект
Джерело: Wikimedia Commons

Ця ідея існування світла в квантах спочатку була відкинута науковою спільнотою, включаючи більшість великих фізиків того часу (навіть Макс Планк відкинув цю гіпотезу). Лише через багато років, у 1919 році, коли експерименти продемонстрували точність теорії Ейнштейна, теорія фотонів стала більш широко прийнятою. Коли в 1921 році Ейнштейну було присуджено Нобелівську премію, його робота над фотоелектричним ефектом була спеціально згадана. Сьогодні фотон є фундаментальною частиною сучасної фізики.

Броунівський рух

Другий документ Ейнштейна в 1905 р. Був не таким новаторським, як його перший, але все ж виявився важливою віхою в історії фізики. Стаття отримала назву 'Про рух дрібних частинок, суспендованих у нерухомій рідині, як того вимагає молекулярно-кінетична теорія тепла. '

У цій роботі Ейнштейн використовував випадковий рух молекул для пояснення броунівського руху в рідині. До цього моменту пояснення броунівського руху в рідині було каменем спотикання в спробах довести існування молекул та атомів. Використовуючи статистичну фізику, Ейнштейн зміг пояснити, як малі випадкові ефекти мільйонів крихітних молекул можуть спричинити рух більшої частинки (тобто броунівського руху). Цей документ не тільки довів існування молекул та атомів, але також продемонстрував важливість статистичної фізики в науці.

Кольоровий графік Браунівського руху

Графік, що показує дифузію броунівських частинок
Джерело: Нерівноважна статистична термодинаміка

Особлива теорія відносності

Третя стаття Ейнштейна 1905 р. Була озаглавлена 'Про електродинаміку рухомих тіл. ' Пізніше цей документ стане відомим як Теорія особливої відносності Ейнштейна. Ця стаття внесла основні зміни в механіку фізики, оскільки відносна швидкість між об'єктами наближалася до швидкості світла. Результати теорії Ейнштейна ввели кілька новаторських концепцій, включаючи ідею, що час, маса і простір не є постійними для об'єктів, що рухаються з різною швидкістю.

У статті Ейнштейн постулював, що швидкість світла, однак, завжди була постійною. Він не змінився на основі відносної швидкості спостерігача та джерела світла. Потім він дослідив ідею одночасних подій і дійшов висновку, що події, які здавались одночасними для одного спостерігача, можуть не здаватися одночасними для іншого спостерігача. На відміну від багатьох наукових праць, Ейнштейн пояснив свою нову теорію описом мисленнєвих експериментів, а не складною математикою. Він використав приклад того, як людина їде в поїзді, аніж людина, яка стоїть на платформі, щоб проілюструвати, як працювала його теорія.

Ейнштейн також стверджував, що таємничого 'ефіру', який вчені намагалися визначити сотні років, не існувало. Сьогодні це може здатися не новаторським, але концепція „ефіру” була важливою ідеєю у фізиці того часу. Відхилення ідеї 'ефіру' було зухвалим твердженням і змінило курс фізики.

Портрет Гендріка Лоренца

Ейнштейн спирався на роботи голландського фізика
Хендрік Лоренц у визначенні особливої теорії відносності
Джерело: Королівська бібліотека

Еквівалентність маси та енергії

Заключна стаття 'Диво-року Ейнштейна' отримала назву 'Чи залежить інерція тіла від його енергетичного вмісту?'Ця стаття представила одне з найвідоміших наукових рівнянь в історії: E = mc^два. У цій роботі використані деякі концепції, які Ейнштейн вперше запропонував у своїй роботі про спеціальну теорію відносності. Він продемонстрував, що маса об'єкта є мірою енергетичного вмісту об'єкта. В основному, маса та енергія були одним і тим же.

Ця ідея та відоме рівняння Ейнштейна мали величезні наслідки. Рівняння продемонструвало, що навіть невелика кількість маси містила величезну кількість енергії. Якщо ви подивитесь на рівняння Ейнштейна, то побачите, що енергія (E) дорівнює масі (m), помноженій на квадрат швидкості світла (c). Швидкість світла (c) є постійною і великою кількістю (приблизно 300 000 км / с або 186 000 миль / с). Отже, навіть невелика кількість маси, помножена на с^двабуде багато енергії. Зрештою ця ідея призвела до атомної бомби та ядерної енергії.

Відома формула Ейнштейна E = mc2
Автор: Дерек Дженсен

Цікавий факт

Ейнштейн також представив дисертацію 'Нове визначення молекулярних розмірів'протягом 1905 р. здобув докторат фізики в Цюріхському університеті.

Альберт Ейнштейн Біографія Зміст