Som Albert Einstein kæmpede for den europæiske verden og teoretisk fysik
Danner / / December 19, 2019
I begyndelsen af det tyvende århundrede i fysik blev gjort enorme fund, hvoraf nogle tilhørte Albert Einstein, skaberen af den almene relativitetsteori.
Forskere er på randen af et helt nyt syn på universet, som kræves af dem intellektuelle mod, klar til at kaste sig ud i teori og færdigheder til at håndtere komplekse matematisk apparat. Kald det modtagne, ikke alle, og, som det sker, på den videnskabelige debat overlejret politiske forskelle forårsaget af den første Første Verdenskrig, Så - den kom til magten Hitler i Tyskland. Einstein og straks viste sig en nøglefigur rundt som brød spyd.
Einstein mod alle
Den Første Verdenskrig var ledsaget af en patriotisk opsving blandt befolkningen i de deltagende stater, herunder forskerne.
I Tyskland i 1914, 93 videnskabsmænd og kunstnere, herunder Max Planck og Fritz Haber Wilhelm Conrad Röntgen, offentliggjort et manifest, udtrykker fuld støtte til regeringen og krigen, som det fører: "Vi, repræsentanterne for den tyske videnskab og kunst, til at erklære alle kulturel verden protest mod løgne og bagvaskelse, som vore fjender forsøger at forurene det rigtige i Tyskland pålagt det en tung kamp for eksistens.
<...> Uden tysk militarisme tysk kultur ville have været ødelagt for lang tid siden i opløbet. Tysk militarisme er et derivat af den tyske kultur, og han blev født i et land, der, ligesom intet andet land i verden udsat for i århundreder, plyndre razziaer. "Men jeg fandt en tysk videnskabsmand, der talte kraftigt imod sådanne ideer. Albert Einstein udgivet i 1915 et afkast manifest "europæere": "Aldrig før siden krigen ikke havde overtrådt samspillet mellem kulturer. <...> Pligten til europæere, som har uddannelse og god vil - ikke råd til at give i Europa ". Men denne appel, bortset fra Einstein underskrevet kun tre mennesker.
Tysk videnskabsmand Einstein blev ganske nylig, men er født i Tyskland. Skole og universitet han dimitterede i Schweiz, og derefter næsten ti år, forskellige europæiske universiteter nægtede ham adgang til arbejde. Dette skyldtes dels det faktum, hvordan Einstein vendte til at overveje sit kandidatur.
Således i et brev til Paul Drude, skaberen af den elektron teori om metaller, han først påpeget to fejl i sin teori, og først derefter bedt om at tage på jobbet.
Som et resultat, Einstein måtte nøjes i det schweiziske patentkontor i Bern, og først i slutningen af 1909, var han i stand til at få en stilling ved universitetet i Zürich. Og allerede i 1913, Max Planck sig med fremtiden nobelpristager i kemi Walther Nernst personligt ankom i Zürich til overtale Einstein til at tage tysk statsborgerskab, flytte til Berlin og blive medlem af den preussiske Academy of Sciences og direktør for Institut Fysik.
Arbejdet var for Einstein i patentkontoret forbavsende produktiv ud fra et videnskabeligt synspunkt. "Når en person gik forbi, jeg skubbede hendes noter i en skuffe og foregav at være engageret i patent arbejde," - mindede han. 1905 gik over i historien som en videnskab annus mirabilis"Annus mirabilis".
I år i tidsskriftet Annalen der Physik var fire artikler i Einstein, hvor han var i stand til teoretisk at beskrive Brownske bevægelser forklares, anvendelse Planck idé om lyskvanter, fotoelektriske effekt, eller elektronemissionen fra et metal virkning, når de bestråles med lys (i det J. eksperiment. J.. Thomson opdagede elektronen), og yde et afgørende bidrag til skabelsen af den specielle relativitetsteori.
Amazing tilfældighed: relativitetsteorien optrådte næsten samtidig med kvanteteorien, og lige så pludseligt og uigenkaldeligt ændret grundlaget for fysik.
I det XIX århundrede blev det fast etableret den bølge lysets natur, og forskerne er interesseret i strukturen af stoffet, hvor bølgerne udbreder.
På trods af at ingen endnu har set luften (såkaldt dette stof) direkte, ingen tvivl om, at den eksisterer, og gennemtrænger hele Universet opstod ikke: det var tydeligt, at den bølge bør udvides til nogle elastiske medium, der ligner de kredse fra en sten kastet i vandet: vandoverfladen ved indfaldspunktet sten begynder at svinge, og som det er elastisk, er vibrationerne overføres til tilstødende punkt fra dem - til tilstødende og så videre. Eksistensen af fysiske objekter, som ikke kan ses ved hjælp af tilgængelige instrumenter, efter opdagelsen af atomer og elektroner, også er nogen overraskelse.
En enkle spørgsmål, at den klassiske fysik ikke kunne finde et svar, blev: er interesseret i, om luften bevæger organer i det? Ved udgangen af det XIX århundrede nogle eksperimenter viste tydeligt, at æteren er fuldt trukket med bevægelige organer, og andre, og ikke mindre end overbevisende - der er interesseret kun delvis.
Cirkler på vand - et eksempel på en bølge i et elastisk medium. Hvis ingen bevægelige legeme bærer ester af en, vil lysets hastighed i forhold til legemet bestå af lysets hastighed i forhold til æteren og det meste af kroppen hastighed. Hvis det fuldt bærer ester (som forekommer, når bevæger sig i en viskos væske), lysets hastighed i forhold til legemet er lig med lysets hastighed i forhold til æteren og er ikke afhængig af hastigheden af krop.
Franske fysiker Louis Fizeau i 1851 år viste, at esteren af delvist interesseret i en bevægende strøm af vand. I en række forsøg 1880-1887 amerikanske Albert Michelson og Edward Morley, på den ene side, bekræftet med større nøjagtighed Fizeau konklusion og med den anden - vi fandt, at Jorden roterer rundt om solen, fuldstændig bærer æteren sammen, der er, er lysets hastighed i verden ikke afhænge af, hvordan det bevæger sig.
At bestemme, hvordan jorden bevæger sig i forhold til æteren, Michelson og Morley konstrueret en særlig anordning, et interferometer (se. skema nedenfor). Lys fra kilden falder på den semi-transparent plade, delvist reflekteres fra et spejl 1 og delvis overgår til spejl 2 (spejlet er ækvidistante fra pladen). Strålerne reflekteres fra spejlene, derefter indtaste på en gennemskinnelig plade og fra det kommer sammen ved detektoren, hvor et interferensmønster.
Når jorden bevæger sig i forhold til æteren, for eksempel i retning af spejlet 2, så lysets hastighed i de horisontale og vertikale retninger vil ikke matche, som bør føre til en forskydning af bølge faser reflekteres fra forskellige spejle på detektoren (fx som vist i diagrammet, nederst til højre). I virkeligheden blev forskydningen ikke observeret (se. Nederst til venstre).
Einstein vs Newton
I et forsøg på at forstå bevægelsen af æter og lys formering i det Lorentz og franske matematiker Henri Poincaré havde tyder på, at størrelsen af de bevægelige organer er ved at ændre i forhold til størrelsen af faste og desuden tid til at flytte organer strømmer langsommere. Det er svært at forestille sig - og Lorentz anset disse antagelser mere som en matematisk trick end til fysiske effekt - men de får lov til at blive enige om mekanikken, elektromagnetiske teori om lys og de eksperimentelle data.
Einstein i to artikler i 1905 kunne på baggrund af intuitive overvejelser at skabe en sammenhængende teori, hvor alle disse fantastiske effekter er resultatet af to postulater:
- lysets hastighed er konstant og ikke afhænger af, hvordan farten kilde og modtager (og er omtrent lig med 300.000 km / s);
- til enhver fysisk system fysiske love er de samme, uanset om det er i bevægelse uden acceleration (ved alle hastigheder) eller i hvile.
Og han bragte den mest kendte fysiske formel - E = mc2! På grund af bevægelse af den første postulat ether ophørte have en værdi Einstein simpelthen forladt det - lyset kan udbrede sig i vakuum.
Effekten af tid dilatation, især fører til den berømte "tvillingeparadokset". Hvis en af de to tvillinger, Ivan, der sendes på et rumfartøj til stjernerne, og den anden, Peter, stadig venter på ham på jorden, efter at afkast viser sig, at Ivan havde ældet mindre end Peter, fordi tiden for ham at bevæge sig hurtigt rumskib flød langsommere end Jorden.
Denne effekt, samt andre forskelle mellem relativitetsteorien fra de almindelige mekanik, kun vist på en kæmpe hastighed, der kan sammenlignes med lysets hastighed, og så vi aldrig stødt på dem i deres daglige liv. For normal hastighed, hvormed vi møder i verden, fraktionen v / c (tilbagekaldelse, c = 300.000 kilometer per sekund) adskiller sig meget lidt fra jorden, og vi vender tilbage til en velkendt og komfortabel verden af skole mekanik.
Ikke desto mindre må virkningerne af relativitet overvejes, for eksempel når synkronisering ur til GPS satellitter, med jordbaserede system til præcist arbejde positioneringssystem. Derudover opbremsning tiden effekt er efterforskningen af elementarpartikler. Mange af dem er ustabile og på meget kort tid forvandlet til den anden. Normalt, men de hurtigt flytte, og dermed tid, før konvertere dem til observatørens synspunkt er strakt, hvilket giver dem mulighed for at registrere og undersøge.
Den specielle relativitetsteori opstod fra behovet for at forene den elektromagnetiske teori om lys med mekanikken hurtigt (og med en konstant hastighed) af bevægelige organer. Efter flytning til Tyskland afsluttede Einstein hans generelle relativitetsteori (GR), som føjes til de elektromagnetiske og mekaniske fænomener af tyngdekraften. Det viste sig, at tyngdefeltet kan beskrives som en deformation af rum og tid af en massiv krop.
En konsekvens af krumningen af GR er strålebanen når lyset passerer nær en stor masse. Det første forsøg på eksperimentel verifikation af den generelle relativitetsteori skulle afholdes i sommeren 1914 under tilsyn af en solformørkelse på Krim. Imidlertid blev det tyske hold af astronomer interneret i forbindelse med krigen. Det er i en vis forstand gemt BRT ry for på nuværende tidspunkt teorien indeholdt fejl og gav en forkert forudsigelse af vinklen af afbøjningen af strålen.
I 1919, britisk fysiker Arthur Eddington under solformørkelsen observation på øen Principe ud for Afrikas vestkyst var i stand til at bekræfte, at lyset stjerne (han blev set af det faktum, at solen ikke var overskygget), forbi Solen afbøjes ved præcis en vinkel, som forudsiger ligningen Einstein.
Åbning Eddington gjorde Einstein en superstjerne.
Syvende dag november 1919 på højden af Fredskonferencen i Paris, når al den opmærksomhed, synes det, bør være fokuseret på, hvordan verden vil være eksistere efter Første Verdenskrig, avisen London Times kom ud med en leder: "Revolutionen i videnskab: en ny teori om universet, Newtons ideer besejret. "
Journalister forfulgte Einstein overalt, chikanerende anmodninger om at forklare relativitetsteorien i en nøddeskal, og de haller, hvor Han gav offentlige foredrag, blev fyldt med (i dette tilfælde, ifølge samtidige, Einstein var ikke særlig god foredragsholder; studerende havde ringe forståelse af essensen af foredraget, men stadig kom til at se en berømthed).
I 1921, Einstein sammen med en engelsk biokemiker og kommende formand for Israel Chaim Weizmann Jeg gik på en foredragsturné i USA for at rejse midler til at støtte jødiske bosættelser i Palæstina. Ifølge The New York Times, «The Metropolitan Opera havde travlt alle steder fra orkestergraven til den sidste række galorki, hundredvis af mennesker stående i gangene." Korrespondent understregede: "Einstein talte tysk, men ivrige efter at se og høre den person, som suppleres den videnskabelige begrebet universet med en ny teori om rum, tid og bevægelse, besat alle pladser i hallen. "
På trods af succesen med den brede offentlighed, blev det videnskabelige samfund relativitetsteori modtaget med stort besvær.
Fra 1910 til 1921 progressive-sindede kolleger ti gange nomineret Einstein til Nobelprisen i fysik, men konservativ hver gang Nobel udvalget nægtede med henvisning til, at relativitetsteorien endnu ikke har fået tilstrækkelig eksperimentel bekræftelse.
Efter ekspeditionen, Eddington det hele begyndte at give større skandale, og i 1921, stadig ikke overbevist udvalgets medlemmer tog en elegant løsning - award Einstein Award, nævnte ikke relativitetsteorien, nemlig: "For tjenester til teoretisk fysik og især for sin opdagelse af loven i den fotoelektriske effekt. "
Ariske fysik mod Einstein
Einsteins popularitet i Vesten forårsagede en smertefuld reaktion af kolleger i Tyskland, som stort set blev isoleret efter militante manifest 1914 og nederlaget i Første Verdenskrig. I 1921, Einstein var den eneste tyske videnskabsmand, der har modtaget en invitation til World Solvay Fysik kongres i Bruxelles (som han dog ignoreret til fordel for en tur til USA med Weizmann).
Samtidig, på trods af ideologiske forskelle, med de fleste af patriotiske kolleger lykkedes Einstein at opretholde venskabelige forbindelser. Men de ekstreme højreorienterede studerende og forskere, tjente Einstein et ry som en forræder, der banker tysk videnskab afveje.
En af repræsentanterne for denne fløj var Philipp Lenard. På trods af, at der i 1905 for en eksperimentel undersøgelse af elektroner, hvilket resulterer i den fotoelektriske effekt, Lenard modtog Nobelprisen i fysik, han led altid fra det faktum, at dens bidrag til videnskaben ikke genkendes nok grad.
For det første, i 1893, han lånte udladningsrøret hjemmelavet Roentgen, og i 1895, Roentgens opdagede, at udladningsrørene udsender hidtil ukendt for videnskab stråler. Leonard mener, at åbningen i det mindste bør betragtes som et fælles, men al den herlighed af opdagelsen og Nobelprisen i fysik i 1901 gik til en Roentgen. Lenard var oprørt og sagde, at er moderen-stråler, mens X-ray er kun en jordemoder. I dette tilfælde, tilsyneladende, i de afgørende eksperimenter røntgenrør Lenard stadig ikke brugt.
For det andet, Lenard blev meget stødt over den britiske fysiker. Han udfordrede prioriteringen af opdagelsen af elektronen i Thomson og beskyldte den britiske videnskabsmand, at han fejlagtigt henviser til sit arbejde. Lenard skabt en model af atomet, som kan betragtes som forløberen for Rutherford model, men det blev ikke markeret ordentligt. Ikke overraskende, Leonard kaldte den engelske en nation af egoistisk og bedrageriske handlende, og tyskerne, tværtimod - nationen helte og efter Første Verdenskrig, tilbød at arrangere en britisk intellektuelle Continental blokade.
For det tredje, Einstein var i stand til teoretisk at forklare den fotoelektriske effekt, og Lenard i 1913, selv før kontrovers relateret til krigen, selv anbefalede ham til et professorat. Men Nobelprisen for sin opdagelse af loven om den fotoelektriske effekt i 1921 gav en Einstein.
Begyndelsen af 20'erne var generelt en vanskelig tid for Lenard. Han stødte sammen med venstreorienterede ideer med begejstring fra studerende og blev offentligt ydmyget, da, efter mordet på de jødiske liberal politik oprindelse, og den tyske udenrigsminister Walther Rathenau nægtede at dyppe flaget til hans institut bygning Heidelberg.
Hans opsparing investeret i obligationer i regeringen, blev brændt som følge af inflationen, og i 1922 mod virkningerne af underernæring under krigen, død af sin eneste søn. Lenard blev tilbøjelig til at tro, at problemet med Tyskland (herunder den tyske Science) er resultatet af en jødisk sammensværgelse.
Et tæt sammen med Lenard på dette tidspunkt blev Johannes Stark, Nobelprisen i fysik i 1919, også en tendens til at skyde skylden deres egne fiaskoer i rænkespil af jøderne. Stark efter krigen, i modsætning til liberale Physical Society arrangerede den konservative "tysk professionel Community College lærere", som forsøgte at styre finansiering af forskning og udnævnelsen til de videnskabelige og universitetsundervisning, men ikke Det lykkedes ham. Stark Efter ikke at beskytte en ph.d.-studerende i 1922, sagde, at er omgivet af beundrere af Einstein, og trådte tilbage fra posten som universitetsprofessor.
I 1924, seks måneder efter ølkælderkuppet i Grossdeutsche Zeitung avis offentliggjorde en artikel af Lenard og Stark, "Hitler og ånden i videnskaben." Forfatterne sammenlignet Hitler med sådanne giganter i videnskab som Galileo, Kepler, Newton, og Faraday ( "Hvilken lykke, at det geniale i kødet lever iblandt os! "), og også roste den ariske geni og fordømte hans harvning Jødedommen.
Ifølge Lenard og Stark, videnskab perniciøs jødisk indflydelse manifesterede sig i nye områder af teoretisk fysik - kvante mekanik og relativitetsteorien, krævende afvisning af gamle ideer og bruge en kompleks og ukendt matematiske apparat.
For den ældre generation af videnskabsmænd, selv dem talentfuld som Leonard, det var en udfordring at få har været i stand til at acceptere.
Lenard imod "jødisk", der er, teoretisk fysik "ariske", der er eksperimenterende, og krævede, at tysk videnskab har fokuseret på sidstnævnte. I forordet til bogen "Tysk fysik", skrev han: "Den tyske fysiker? - Spørg folk. Jeg kunne også sige de ariske fysik eller fysik nordiske folk informanter fysik, fysik på dem, der grundlagde studiet af naturvidenskaben. "
I lang tid, "ariske fysik" Lenard og Stark forblev et marginalt fænomen, og forskellige fysik oprindelse var beskæftiget i Tyskland, teoretisk og eksperimentel forskning af højeste niveau.
Alt ændrede sig, da i 1933 blev kansler i Tyskland Adolf Hitler. Einstein, der var på det tidspunkt i USA, nægtede tysk statsborgerskab og medlemskab i Videnskabernes Akademi præsident Max Planck hilste beslutningen: "På trods af den dybe kløft mellem vores politiske synspunkter, vil vores personlige venskab altid forblive uændret," - han forsikrede Einsteins personlige korrespondance. Imidlertid har nogle medlemmer af akademiet blevet irriteret over det faktum, at Einstein ikke havde tid demonstrativt udelukket fra det.
Snart Johannes Stark blev præsident for Fysisk-Teknisk Institut og det tyske Research Foundation. I løbet af det næste år Tyskland har efterladt en fjerdedel af alle fysikere og teoretiske fysikere halvdel.