Портрет на Алберт Айнщайн около 1939г.
(Изображение: © MPI / Getty Images)
Алберт Айнщайн често е цитиран като един от най-влиятелните учени на 20 век. Работата му продължава да помага на астрономите да изучават всичко - от гравитационните вълни до орбитата на Меркурий.
Уравнението на учения, което помогна да се обясни специалната относителност - E = mc ^ 2 - е известно дори сред онези, които не разбират неговата основна физика. Айнщайн е известен също с теорията си за обща относителност (обяснение на гравитацията) и фотоелектричния ефект (който обяснява поведението на електроните при определени обстоятелства); работата му върху последната му носи Нобелова награда по физика през 1921г.
Айнщайн също напразно се опита да обедини всички сили на Вселената в една единствена теория или теория за всичко, над което той все още работеше към момента на смъртта си.
Ранните години
Айнщайн е роден на 14 март 1879 г. в Улм, Германия, град, който днес има население от малко повече от 120 000. На него има малка възпоменателна плоча, където е стояла къщата му (тя е разрушена по време на Втората световна война). Семейството се премества в Мюнхен малко след раждането му, а по-късно и в Италия, когато баща му се сблъсква с проблеми с управлението на собствен бизнес. Бащата на Айнщайн Херман управлява електрохимична фабрика, а майка му Полин се грижи за Алберт и по-малката му сестра Мария.
Айнщайн би написал в мемоарите си, че две „чудеса“ са засегнали дълбоко ранните му години, според Ханс-Йозеф Кюпър, учен от Алберт Айнщайн. Младият Айнщайн се натъкнал на първото си чудо - компас - на 5-годишна възраст: Той бил мистифициран това невидими сили може да отклони иглата. Това би довело до очарование през целия живот с невиждани сили. Второто чудо дойде на 12-годишна възраст, когато откри книга за геометрия, която той почита, наричайки го „книга за свеща геометрия“.
Противно на общоприетото мнение, младият Албърт беше добър ученик, Той се отличи с физика и математика, но беше по-„умерен“ ученик по други предмети, пише Кюпър на своя уебсайт. Въпреки това Айнщайн се разбунтува срещу авторитарното отношение на някои от учителите си и отпадна от училище на 16 г. По-късно той положи приемния изпит за Швейцарската федерална политехническа школа в Цюрих и макар че изпълненията му по физика и математика бяха отлични, оценките му в други области бяха подпарни и той не издържа изпита. Амбициозният физик взема допълнителни курсове, за да запълни празнината в знанията си и през 1896 г. е приет в Швейцарската политехника, а през 1901 г. получава дипломата си за преподаване на физика и математика.
Въпреки това Айнщайн не може да намери учителска позиция и започва работа в патентно бюро в Берн през 1901 г., според биографията на Нобеловата награда. Именно там, между анализа на патентните заявки, той разработва работата си в специална относителност и други области на физиката, които по-късно го правят известен.
Айнщайн се жени за Милева Марич, дългогодишната му любов от Цюрих, през 1903 г. Децата им Ханс Алберт и Едуард са родени през 1904 и 1910 г. (Съдбата на дете, родено им през 1902 г. преди брака им, Лийзърл, не е известна .) Айнщайн се развежда с Марик през 1919 г. и скоро след като се жени за Елза Левентал. Левентал почина през 1933г.
Кариерни акценти
Кариерата на Айнщайн го изпраща в множество страни. Той получава докторска степен в университета в Цюрих през 1905 г., а впоследствие заема професорски позиции в Цюрих (1909 г.), Прага (1911 г.) и Цюрих отново (1912 г.). След това се премества в Берлин, за да стане директор на Физическия институт „Кайзер Вилхелм“ и професор в Берлинския университет (1914 г.). Той също стана германски гражданин.
А основна валидация на работата на Айнщайн идва през 1919 г., когато сър Артър Едингтън, секретар на Кралското астрономическо общество, ръководи експедиция в Африка, която измерва положението на звездите по време на пълно слънчево затъмнение. Групата установи, че положението на звездите се измества поради огъването на светлината около слънцето. (През 2008 г. продукция на BBC / HBO драматизира историята в "Айнщайн и Едингтън.")
Айнщайн остава в Германия до 1933 г., когато диктаторът Адолф Хитлер се издига на власт. Тогава физикът се отказа от германското си гражданство и се премести в САЩ, за да стане професор по теоретична физика в Принстън. Той става гражданин на САЩ през 1940 г. и пенсиониран през 1945 година.
Айнщайн остава активен в общността на физиката през всичките си по-късни години. През 1939 г. той известен написа писмо до президента Франклин Д. Рузвелт предупреждавайки, че уранът може да се използва за атомна бомба.
Късно в живота на Айнщайн той участва в поредица частни дебати с физика Нийлс Бор за валидност на квантовата теория, Теориите на Бор държат деня, а по-късно Айнщайн включи квантовата теория в собствените си изчисления.
Мозъкът на Айнщайн
Айнщайн умира от аневризма на аортата на 18 април 1955 г. Кръв съд се е пръснал близо до сърцето му, според Американския музей по естествена история (AMNH). На въпроса му дали иска да направи операция, Айнщайн отказал. "Искам да отида, когато искам да отида", каза той. "Безвкусно е да удължавате живота по изкуствен начин. Направих своя дял; време е да продължа. Ще го направя елегантно."
Тялото на Айнщайн - повечето от него, така или иначе - е кремирано; пепелта му е разпръсната на неразкрито място, според AMNH. Лекар от болницата в Принстън, Томас Харви, е извършил аутопсия, явно без разрешение, и е отстранил мозъка и очните ябълки на Айнщайн, според Мат Блиц, който пише за мозъка на Айнщайн в колона за 2015 г. за Днес разбрах.
Харви отряза стотици тънки участъци от мозъчната тъкан, които да постави върху слайдовете на микроскопа, и направи 14 снимки на мозъка от няколко ъгъла. Той взе мозъчната тъкан, слайдовете и изображенията със себе си, когато се премести във Уичита, Канзас, където беше медицински ръководител в лаборатория за биологично изследване. [Галерия с изображения: Мозъкът на Айнщайн]
През следващите 30 години Харви изпраща няколко слайда до други изследователи, които ги искат, но запазва останалата част от мозъка в две стъклени буркани, понякога в кутия с сайдер под охладител за бира. Историята на мозъка на Айнщайн до голяма степен е забравена до 1985 г., когато Харви и неговите колеги публикуват резултатите от изследванията си в списанието Експериментална неврология..
Харви не успява да изпитва компетентност през 1988 г. и медицинският му лиценз е отнет, пише БЛИЦ. В крайна сметка Харви дари мозъка на болница Принстън, където пътуването на мозъка беше започнало. Харви почина през 2007 г.Парчета от мозъка на Айнщайн сега са в музея на Мютер във Филаделфия.
Какво откриха проучванията
Авторите на изследване от Харви от 1985 г. съобщават, че мозъкът на Айнщайн има по-голям брой глиални клетки (тези, които поддържат и изолират нервната система) на неврони (нервни клетки) в сравнение с други мозъчни изследвания, които са изследвали. Те заключиха, че това може да означава, че невроните имат по-висока метаболитна нужда - с други думи, мозъчните клетки на Айнщайн се нуждаят и използват повече енергия, което може да е причината той да притежава толкова напреднали способности за мислене и концептуални умения.
Други изследователи обаче посочиха няколко проблема с това проучване, според Ерик Х. Чудлер, невролог в Университета на Вашингтон. Първо, например, другите мозъци, използвани в изследването, всички бяха по-млади от мозъка на Айнщайн. Второ, „експерименталната група“ имаше само един предмет - Айнщайн. Необходими са допълнителни проучвания, за да се установи дали тези анатомични разлики са открити при други хора. И трето, проучена е само малка част от мозъка на Айнщайн.
Друго проучване, публикувано през 1996 г. в списанието Невронаучни писма, установили, че мозъкът на Айнщайн е тежал само 1230 грама, което е по-малко от средния възрастен мъжки мозък (около 1400 g). Също така мозъчната кора на учения беше по-тънка от тази на пет контролни мозъка, но плътността на невроните беше по-висока.
Изследване, публикувано през 2012 г. в списанието Brain, разкри, че мозъкът на Айнщайн е имал допълнително сгъване в сивото вещество, мястото на съзнателното мислене. По-специално, челните лобове, региони, свързани с абстрактна мисъл и планиране, имаха необичайно сложно сгъване.
Научното наследство на Айнщайн
Наследството на Айнщайн във физиката е значително. Ето някои от основните научни принципи, които той е създал:
Теория на специалната относителност: Айнщайн показа, че физическите закони са идентични за всички наблюдатели, стига да не са под ускорение. както и да е скоростта на светлината във вакуум винаги е едно и също, без значение с каква скорост пътува наблюдателят. Тази работа доведе до неговото осъзнаване, че пространството и времето са свързани с това, което сега наричаме пространство-време. Така че събитие, наблюдавано от един наблюдател, може да бъде видяно и в различно време от друг наблюдател.
Теория на общата относителност: Това беше преформулиране на закона на гравитацията. През 1600г. Нютон формулира три закона за движение, сред които очертава как гравитацията работи между две тела. Силата между тях зависи от това колко масивен е всеки обект и колко са отдалечени един от друг. Айнщайн определи, че когато мисли за пространство-време, масивен предмет причинява изкривяване в пространството и времето (като поставянето на тежка топка на батут). Гравитацията се упражнява, когато други обекти попадат в „кладенеца“, създаден от изкривяването в пространство-време, като мрамор, който се търкаля към голямата топка. Общата относителност премина през скорошно голямо изпитание през 2019 г. в експеримент включваща супермасивна черна дупка в центъра на Млечния път.
Фотоелектричен ефект: Работата на Айнщайн през 1905 г. предлага светлината да се мисли като поток от частици (фотони), а не само като една вълна, както се смяташе по онова време. Работата му помогна да дешифрират любопитни резултати, които учените по-рано не можаха да обяснят.
Единна теория на полето: Айнщайн прекара голяма част от по-късните си години в опити да слее полетата на електромагнетизма и гравитацията. Той беше неуспешен, но може би е изпреварил времето си. Други физици все още работят по този проблем.
Наследството на Айнщайн за астрономия
Има много приложения на работата на Айнщайн, но ето някои от най-забележителните в астрономията:
Гравитационни вълни: През 2016 г. Лазерната интерферометрова гравитационна вълнова обсерватория (LIGO) откри пулсации от време и време - иначе известни като гравитационни вълни - това се случи, след като черните дупки се сблъскаха на около 1,4 милиарда светлинни години от Земята. LIGO също направи първоначално откриване на гравитационни вълни през 2015 г., век след като Айнщайн предсказа, че тези пулсации съществуват. Вълните са аспект на теорията на Айнщайн за общата относителност.
Орбита на Меркурий: Меркурий е малка планета, орбитираща близо до много масивен обект по отношение на размера му - слънцето. Неговата орбита не можеше да бъде разбрана, докато общата относителност не показа, че кривината на пространството-времето влияе върху движенията на Меркурий и променя орбитата му. Има малък шанс, че в продължение на милиарди години Меркурий може да бъде изхвърлен от нашата Слънчева система поради тези промени (с още по-малък шанс, че може да се сблъска със Земята).
Гравитационно обективиране: Това е феномен, при който масивен обект (като галактически клъстер или черна дупка) огъва светлина около него. След това астрономите, които гледат в този регион чрез телескоп, могат да видят предмети непосредствено зад масивния обект, поради светлината, която се огъва. Известен пример за това е Кръстът на Айнщайн, квазар в съзвездие Пегас: Галактика, приблизително на 400 милиона светлинни години, огъва светлината на квазара, така че да се появи четири пъти около галактиката.
Черни дупки: През април 2019 г. телескопът Event Horizon показа първото в историята изображения на черна дупка, Снимките отново потвърдиха няколко аспекта на общата относителност, включително не само че съществуват черни дупки, но и че имат кръгови хоризонт на събитията - точка, в която нищо не може да избяга, дори и светлината.
Допълнителни ресурси:
- Намерете отговори на често задавани въпроси за Алберт Айнщайн на уебсайта на Нобеловата награда.
- Прегледайте цифровизираните версии на Издадени и непубликувани ръкописи на Айнщайн в Айнщайн Архив Онлайн.
- Научете повече за Паметникът на Айнщайн в сградата на Националната академия на науките във Вашингтон, D.C.
