Основен Биография Алберт Айнщайн - Чудодейната година

Алберт Айнщайн - Чудодейната година

Алберт Айнщайн

Годината на чудото

Въпреки че има еднодневна работа в патентното ведомство, Айнщайн прекарва голяма част от времето си в разработване на свои собствени научни теории. Към 1905 г. той е готов да представи своите теории пред света. През тази година той публикува четири научни статии, всяка от които обхваща различна тема, във физическо списание, нареченоАнали на физиката. Тези документи бяха новаторски и поставиха основата за съвременната физика. Този изблик на научни открития често се нарича „историята на чудото“ от историците.

Фотоелектричен ефект и кванти на светлината

Първата статия, която Айнщайн публикува през годината на чудото, беше озаглавенаОт гледна точка на евристиката относно производството и трансформацията на светлината. ' Този документ въведе идеята, че светлината не е непрекъсната вълна, а е съставена от пакети, които той нарича кванти. По-късно терминът „фотони“ ще бъде използван за описание на малките частици светлина на Айнщайн.

Айнщайн не просто извади тази идея от въздуха, той я изведе от настоящите научни теории и експерименти, провеждани от други физици. Работата на Макс Планк (Planck's Constant), както и експерименталната работа върху фотоелектричния ефект, извършена от Филип Ленард, оказаха голямо влияние върху теорията на Айнщайн.

Чертеж на фотоелектрическия ефект

Фотоелектричен ефект
Източник: Wikimedia Commons

Тази идея, че светлината съществува в квантите, първоначално беше отхвърлена от научната общност, включително повечето от великите физици на времето (дори Макс Планк отхвърли тази хипотеза). Едва след много години, през 1919 г., когато експериментите демонстрират точността на теорията на Айнщайн, теорията за фотоните става все по-широко приета. Когато Айнщайн е удостоен с Нобелова награда през 1921 г., работата му върху фотоелектричния ефект е специално спомената. Днес фотонът е основна част от съвременната физика.

Brownian Motion

Втората статия на Айнщайн през 1905 г. не е толкова новаторска, колкото първата му, но все пак се оказва важен етап в историята на физиката. Хартията беше озаглавена 'Относно движението на малки частици, суспендирани в неподвижна течност, както се изисква от молекулярно-кинетичната теория на топлината. '

В тази статия Айнщайн използва произволното движение на молекулите, за да обясни Брауново движение в течност. До този момент обяснението на Brownian Motion в течност беше препъни камък в усилията да се докаже съществуването на молекули и атоми. Използвайки статистическа физика, Айнщайн успя да обясни как малките случайни ефекти на милиони малки молекули могат да причинят движението на по-голяма частица (т.е. Брауново движение). Тази статия не само доказа съществуването на молекули и атоми, но също така демонстрира значението на статистическата физика в науката.

Цветно кодирана графика на Brownian Motion

Цветно кодирана графика на Brownian Motion

Графика, показваща дифузията на броуновски частици
Източник: Неравновесна статистическа термодинамика

Специална относителност

Третият доклад на Айнщайн от 1905 г. е озаглавен „За електродинамиката на движещите се тела. ' По-късно тази статия ще стане известна като Теорията за специалната относителност на Айнщайн. Тази статия въведе основни промени в механиката на физиката, тъй като относителната скорост между обектите се приближава до скоростта на светлината. Резултатите от теорията на Айнщайн въвеждат няколко новаторски концепции, включително идеята, че времето, масата и пространството не са постоянни за обектите, движещи се с различни скорости.

В статията Айнщайн постулира, че скоростта на светлината обаче винаги е била постоянна. Тя не се е променила въз основа на относителната скорост на наблюдателя и източника на светлина. След това той изследва идеята за едновременни събития и стига до заключението, че събития, които изглеждат едновременни за един наблюдател, може да не изглеждат едновременни за друг наблюдател. За разлика от много научни трудове, Айнщайн обяснява новата си теория, като описва мисловни експерименти, а не сложна математика. Той използва примера на човек, пътуващ във влак, срещу човек, стоящ на платформата, за да илюстрира как работи неговата теория.

Айнщайн също твърди, че мистериозният „етер“, който учените се опитват да дефинират от стотици години, не съществува. Днес това може да не звучи новаторски, но концепцията за „етер“ беше важна идея във физиката по това време. Отхвърлянето на идеята за „етера“ беше смело твърдение и промени курса на физиката.

Портрет на Хендрик Лоренц

Айнщайн опира до работата на холандския физик
Хендрик Лоренц при дефинирането на специална относителност
Източник: Кралска библиотека

Еквивалентност маса-енергия

Последният доклад от годината на чудото на Айнщайн беше озаглавен „Инерцията на тялото зависи ли от енергийното му съдържание?„Тази статия представи едно от най-известните научни уравнения в историята: E = mc^две. В тази статия са използвани някои от концепциите, които Айнщайн е предложил за първи път в своята статия за Специална относителност. Той демонстрира, че масата на обекта е мярката на енергийното съдържание на обекта. По принцип масата и енергията бяха едно и също нещо.

Тази идея и известното уравнение на Айнщайн имаха огромни последици. Уравнението демонстрира, че дори малко количество маса съдържа огромни количества енергия. Ако погледнете уравнението на Айнщайн, ще видите, че енергията (E) се равнява на масата (m), умножена по квадрата на скоростта на светлината (c). Скоростта на светлината (c) е постоянна и голям брой (приблизително 300 000 км / сек или 186 000 мили / сек). И така, дори малко количество маса, умножено по c^двеще бъде много енергия. Тази идея в крайна сметка доведе до атомната бомба и ядрената енергия.

Известната формула на Айнщайн E = mc2
Автор: Дерек Йенсен

Интересен факт

Айнщайн също представи дисертацията сиНово определяне на молекулните размери„през 1905 г. му докторат по физика от университета в Цюрих.

Алберт Айнщайн Биография Съдържание