Эйнштейн (Einstein) Альберт (1879-1955), физик-теоретик, один из основателей современной физики, иностранный член-корреспондент ран (1922) и иностранный почетн icon

Эйнштейн (Einstein) Альберт (1879-1955), физик-теоретик, один из основателей современной физики, иностранный член-корреспондент ран (1922) и иностранный почетн



Смотрите также:
Эйнштейн альберт физик-теоретик. 1879-1955 гг...
Физик-теоретик и участник правозащитного движения в бывшем СССР с начала 70-х годов...
Физик-теоретик и участник правозащитного движения в бывшем СССР с начала 70-х годов...
Белянин В. П. Основы психолингвистической диагностики. (Модели мира в литературе)...
Белянин В. П. Основы психолингвистической диагностики. (Модели мира в литературе)...
Белянин В. П. Основы психолингвистической диагностики. (Модели мира в литературе)...
Белянин В. П. Основы психолингвистической диагностики. (Модели мира в литературе)...
И Московской школы экономики мгу им. М. В. Ломоносова...
Н. Ю. Шведова российский языковед, специалист в области современного русского языка, грамматики...
И. К. Кикоин (председатель), академик...
Игра в бисер и вольный ветер “все могу”...
Coulomb) Шарль Огюстен (1736-1806), французский инженер и физик...



скачать
Э
ЙНШТЕЙН Альберт

ЭЙНШТЕЙН (Einstein) Альберт (1879-1955), физик-теоретик, один из основателей современной физики, иностранный член-корреспондент РАН (1922) и иностранный почетный член АН СССР (1926). Родился в Германии, с 1893 жил в Швейцарии, с 1914 в Германии, в 1933 эмигрировал в США. Создал частную (1905) и общую (1907-16) теории относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал (1917) индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую статистику Бозе Эйнштейна. С 1933 работал над проблемами космологии и единой теории поля. В 30-е гг. выступал против фашизма, войны, в 40-е против применения ядерного оружия. В 1940 подписал письмо президенту США, об опасности создания ядерного оружия в Германии, которое стимулировало американские ядерные исследования. Один из инициаторов создания государства Израиль. Нобелевская премия (1921, за труды по теоретической физике, особенно за открытие законов фотоэффекта).

ЭЙНШТЕЙН (Einstein) Альберт (14 марта 1879, Ульм, Германия 18 апреля 1955, Принстон, США), физик-теоретик, один из основателей современной физики, создатель теории относительности, автор основополагающих трудов по квантовой теории и статистической физике.

Альберт Эйнштейн родился в старинном немецком городе Ульме, но через год семья переселилась в Мюнхен, где отец Альберта, Герман Эйнштейн, и дядя Якоб организовали небольшую компанию «Электротехническая фабрика Я. Эйнштейна и К°». Вначале дела компании, занимавшейся усовершенствованием приборов дугового освещения, электроизмерительной аппаратурой и генераторами постоянного тока, шли довольно успешно. Но в 90-х гг. 19 в., в связи с расширением строительства крупных электроцентралей и линий дальних электропередач, возник целый ряд мощных электротехнических фирм. Надеясь спасти компанию, братья Эйнштейны в 1894 перебрались в Милан, однако через два года, не выдержав конкуренции, компания прекратила свое существование.

Дядя Якоб уделял много времени маленькому племяннику. «Я помню, например, что теорема Пифагора была мне показана моим дядей еще до того, как в мои руки попала священная книжечка по геометрии», так Эйнштейн в воспоминаниях, относящихся к 1945, говорил об учебнике евклидовой геометрии. Часто дядя задавал мальчику математические задачи, и тот «испытывал подлинное счастье, когда справлялся с ними».

Родители отдали Альберта сначала в католическую начальную школу, а затем в мюнхенскую классическую гимназию Луитпольда, известную как прогрессивное и весьма либеральное учебное заведение, но которую он так и не окончил, переехав вслед за семьей в Милан. И в школе, и в гимназии Альберт приобрел не лучшую репутацию. Чтение научно-популярных книг породило у юного Эйнштейна, по его собственному выражению, «прямо-таки фантастическое свободомыслие». В своих воспоминаниях М. Борн писал: «Уже в ранние годы Эйнштейн показал неукротимую волю к независимости. Он ненавидел игру в солдаты, потому что это означало насилие». Позже Эйнштейн говорил, что людям, которым доставляет удовольствие маршировать под звуки марша, головной мозг достался зря, они вполне могли бы довольствоваться одним спинным.

Первый год в Швейцарии

В октябре 1895 шестнадцатилетний Эйнштейн пешком отправился из Милана в Цюрих, чтобы поступить в Федеральную высшую техническую школу знаменитый Политехникум, для поступления в который не требовалось свидетельства об окончании средней школы. Блестяще сдав вступительные экзамены по математике, физике и химии, он, однако, с треском провалился по другим предметам. Ректор Политехникума, оценив незаурядные математические способности Эйнштейна, направил его для подготовки в кантональную школу в Аарау (в 20 милях к западу от Цюриха), которая в то время считалась одной из лучших в Щвейцарии. Год, проведенный в этой школе, которой руководил серьезный ученый и прекрасный педагог А. Таухшмид, оказался и очень полезным, и по контрасту с казарменной обстановкой в Пруссии приятным.

Учеба в Политехникуме

Выпускные экзамены в Аарау Эйнштейн сдал вполне успешно (кроме экзамена по французскому языку), что дало ему право на зачисление в Политехникум в Цюрихе. Кафедру физики там возглавлял профессор В. Г. Вебер, прекрасный лектор и талантливый экспериментатор, занимавшийся в основном вопросами электротехники. Поначалу он очень хорошо принял Эйнштейна, но в дальнейшем отношения между ними осложнились настолько, что после окончания учебы Эйнштейн некоторое время не мог устроиться на работу. В какой-то мере это объяснялось чисто научными причинами. Отличаясь консерватизмом взглядов на электромагнитные явления, Вебер не принимал теории Максвелла, представлений о поле и придерживался концепции дальнодействия. Его студенты узнавали прошлое физики, но не ее настоящее и, тем более, будущее. Эйнштейн же изучал труды Максвелла, был убежден в существовании всепроникающего эфира и размышлял о том, как на него действуют различные поля (в частности, магнитное ) и как можно экспериментально обнаружить движение относительно эфира. Он тогда не знал об опытах Майкельсона и независимо от него предложил свою интерференционную методику.

Но опыты, придуманные Эйнштейном, со страстью работавшим в физическом практикуме, не имели шансов осуществиться. Преподаватели недолюбливали строптивого студента. «Вы умный малый, Эйнштейн, очень умный малый, но у вас есть большой недостаток вы не терпите замечаний», сказал ему как-то Вебер, и этим определялось многое.

Бюро патентов. Первые шаги к признанию

После окончания Политехникума (1900) молодой дипломированный преподаватель физики (Эйнштейну шел тогда двадцать второй год) жил в основном у родителей в Милане и два года не мог найти постоянной работы. Только в 1902 он получил наконец, по рекомендации друзей, место эксперта в федеральном Бюро патентов в Берне. Незадолго до этого Эйнштейн сменил гражданство и стал щвейцарским подданным. Через несколько месяцев после устройства на работу он женился на своей бывшей цюрихской однокурснице Милеве Марич, родом из Сербии, которая была на четыре года старше его. В Бюро патентов, которое Эйнштейн называл «светским монастырем», он проработал семь с лишним лет, считая эти годы самыми счастливыми в жизни. Должность «патентного служки» постоянно занимала его ум различными научными и техническими вопросами, но оставляла достаточно времени для самостоятельной творческой работы. Ее результаты к середине «счастливых бернских лет» составили содержание научных статей, которые изменили облик современной физики, принесли Эйнштейну мировую славу.

Броуновское движение

Первая из этих статей «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из молекулярно-кинетической теории», вышедшая в 1905, была посвящена теории броуновского движения. Это явление (непрерывное беспорядочное зигзагообразное движение частичек цветочной пыльцы в жидкости), открытое в 1827 английским ботаником Р. Броуном, уже получило тогда статистическое объяснение, но теория Эйнштейна (который не знал предшествующих работ по броуновскому движению) имела законченную форму и открывала возможности количественных экспериментальных исследований. В 1908 эксперименты Ж. Б. Перрена полностью подтвердили теорию Эйнштейна, что сыграло важную роль для окончательного становления молекулярно-кинетических представлений.

Кванты и фотоэффект

В том же 1905 вышла и другая работа Эйнштейна «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света». За пять лет до этого М. Планк показал, что спектральный состав излучения, испускаемого горячими телами, находит объяснение, если принять, что процесс излучения дискретен, то есть свет испускается не непрерывно, а дискретными порциями определенной энергии. Эйнштейн выдвинул предположение, что и поглощение света происходит теми же порциями и что вообще «однородный свет состоит из зерен энергии (световых квантов),... несущихся в пустом пространстве со скоростью света». Эта революционная идея позволила Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта, в частности, факт существования «красной границы», то есть той минимальной частоты, ниже которой выбивания светом электронов из вещества вообще не происходит.

Идея квантов была применена Эйнштейном и к объяснению других явлений, например, флуоресценции, фотоионизации, загадочных вариаций удельной теплоемкости твердых тел, которые не могла описать классическая теория.

Работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории света, были удостоены в 1921 Нобелевской премии.

Частная (специальная) теория относительности

Наибольшую известность Эйнштейну все же принесла теория относительности, изложенная им впервые в 1905, в статье «К электродинамике движущихся тел». Уже в юности Эйнштейн пытался понять, что увидел бы наблюдатель, если бы бросился со скоростью света вдогонку за световой волной. Теперь Эйнштейн решительно отверг концепцию эфира, что позволило рассматривать принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не только ограниченный рамками механики.

Эйнштейн выдвинул удивительный и на первый взгляд парадоксальный постулат, что скорость света для всех наблюдателей, как бы они ни двигались, одинакова. Этот постулат (при выполнении некоторых дополнительных условий) приводит к полученным ранее Х. Лоренцем формулам для преобразований координат и времени при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую, движущуюся относительно первой. Но Лоренц рассматривал эти преобразования как вспомогательные, или фиктивные, не имеющие непосредственного отношения к реальному пространству и времени. Эйнштейн понял реальность этих преобразований, в частности, реальность относительности одновременности.

Таким образом, принцип относительности, установленный для механики еще Галилеем, был распространен на электродинамику и другие области физики. Это привело, в частности, к установлению важного универсального соотношения между массой М, энергией Е и импульсом Р: E2= М2 c4 + P2с2 (где с скорость света), которое можно назвать одной из теоретических предпосылок использования внутриядерной энергии.

Профессорская деятельность. Приглашение в Берлин. Общая теория относительности

В 1905 Эйнштейну было 26 лет, но его имя уже приобрело широкую известность. В 1909 он избран профессором Цюрихского университета, а через два года Немецкого университета в Праге. В 1912 Эйнштейн возвратился в Цюрих, где занял кафедру в Политехникуме, но уже в 1914 принял приглашение переехать на работу в Берлин в качестве профессора Берлинского университета и одновременно директора Института физики. Германское подданство Эйнштейна было восстановлено. К этому времени уже полным ходом шла работа над общей теорией относительности. В результате совместных усилий Эйнштейна и его бывшего студенческого товарища М. Гроссмана в 1912 появилась статья «Набросок обобщенной теории относительности», а окончательная формулировка теории датируется 1915. Эта теория, по мнению многих ученых, явилась самым значительным и самым красивым теоретическим построением за всю историю физики. Опираясь на всем известный факт, что «тяжелая» и «инертная» массы равны, удалось найти принципиально новый подход к решению проблемы, поставленной еще И. Ньютоном: каков механизм передачи гравитационного взаимодействия между телами и что является переносчиком этого взаимодействия.

Ответ, предложенный Эйнштейном, был ошеломляюще неожиданным: в роли такого посредника выступала сама «геометрия» пространства времени. Любое массивное тело, по Эйнштейну, вызывает вокруг себя «искривление» пространства, то есть делает его геометрические свойства иными, чем в геометрии Евклида, и любое другое тело, движущееся в таком «искривленном» пространстве, испытывает воздействие первого тела.

Общая теория относительности привела к предсказанию эффектов, которые вскоре получили экспериментальное подтверждение. Она позволила также сформулировать принципиально новые модели, относящиеся ко всей Вселенной, в том числе и модели нестационарной (расширяющейся) Вселенной.

Эмиграция

Не без колебаний принял Эйнштейн предложение переехать в Берлин. Но возможность общения с крупнейшими немецкими учеными, в числе которых был и Планк, привлекала его.

Политическая и нравственная атмосфера в Германии делалась все тягостнее, антисемитизм поднимал голову, и когда власть захватили фашисты, Эйнштейн в 1933 навсегда покинул Германию. Впоследствии в знак протеста против фашизма он отказался от германского подданства и вышел из состава Прусской и Баварской Академий наук. В берлинский период, кроме общей теории относительности, Эйнштейном была разработана статистика частиц целого спина, введено понятие вынужденного излучения, играющего важную роль в лазерной физике, предсказано (совместно с де Гаазом) явление возникновения вращательного импульса тел при их намагничивании и др. Однако, будучи одним из создателей квантовой теории, Эйнштейн не принял вероятностной интерпретации квантовой механики, полагая, что фундаментальная физическая теория не может быть статистической по своему характеру. Он нередко повторял, что «Бог не играет в кости» со Вселенной.

Переехав в США, Эйнштейн занял должность профессора физики в новом институте фундаментальных исследований в Принстоне (штат Нью-Джерси). Он продолжал заниматься вопросами космологии, а также усиленно искал пути построения единой теории поля, которая бы объединила гравитацию, электромагнетизм (а возможно, и остальное). И хотя реализовать эту программу ему не удалось, это не поколебало репутации Эйнштейна как одного из величайших естествоиспытателей всех времен.

В Принстоне Эйнштейн стал местной достопримечательностью. Его знали как физика с мировым именем, но для всех он был скромным, приветливым и несколько эксцентричным человеком, с которым можно было столкнуться прямо на улице. В часы досуга он любил музицировать. Начав учиться игре на скрипке в шесть лет, Эйнштейн продолжал играть всю жизнь, иногда в ансамбле с другими физиками. Ему нравился парусный спорт, который, как он полагал, необыкновенно способствует размышлениям над физическими проблемами.

Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952, которое он не принял.

Будучи последовательным сторонником сионизма, Эйнштейн приложил немало усилий к созданию Еврейского университета в Иерусалиме в 1925.

В умах многих людей имя Эйнштейна связано с атомной проблемой. Действительно, понимая, какой трагедией для человечества могло бы оказаться создание в фашистской Германии атомной бомбы, он в 1939 направил президенту США письмо, послужившее толчком для работ в этом направлении в Америке. Но уже в конце войны его отчаянные попытки удержать политиков и генералов от преступных и безумных действий оказались тщетными. Это было самой большой трагедией его жизни.

Эйнштейн скончался в Принстоне от аневризмы аорты.

Литература:

Кузнецов Б. Г. Эйнштейн: жизнь, смерть, бессмертие. М., 1972.

Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. М., 1989.

Френкель В. Я., Явелев Б. Е. Изобретения и эксперименты. М., 1990.


^ А. ЭЙНШТЕЙН И СОЗДАНИЕ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Наука - это драма, драма идей.

А. Эйнштейн


Вопрос о том, как влияет движение источника и приемника света на оптические явления, возник еще в 18 веке. В 1728 г. Английский астроном Д. Брадлей, наблюдая за неподвижными звездами, обнаружил, что в течение года они описывают на небесной сфере небольшие замкнутые траектории. Это явление получило название звездной аберации. Причина его заключалась в движении Земли по своей орбите и в постоянстве скорости распространения света. По величине аберрации, определяемой отношением v/c, где v - скорость движения Земли, можно было найти скорость света с. Значение ее оказалось равным 308000 км/с, что совпадало с результатами датского астронома О. Ремера, определившего скорость света в 1676 г. по изменению периодов затмения спутников Юпитера.

Для объяснения явления аберрации на основе волновой теории света Т. Юнг в 1804 г. высказал гипотезу о не увлекающемся эфире. Согласно этой гипотезе, эфир повсюду, в том числе и в движущихся телах, остается неподвижным. Однако опыт Араго по выяснению зависимости показателя преломления тела от скорости его движения противоречил этой гипотезе, и Ж. Френелю пришлось выдвинуть предположение о частичном увлечении эфира движущимися телами. В 1851 г. французский физик Л. Физо (1819 - 1896) проводит опыт по определению скорости света в движущейся воде и получает результат, хорошо согласующийся с теорией Френеля. Но если теория Френеля справедлива, то появилась возможность определения "абсолютного" движения Земли - движения ее относительно почти неподвижного эфира. (Коэффициент увлечения эфира Землей по Френелю близок к нулю.) Значит, можно ставить опыты по обнаружению "эфирного ветра". Идею подобного опыта высказал еще Д. Максвелл. Суть его сводилась к сравнению времени прохождения светом одного и того же расстояния один раз вдоль движения Земли, а другой раз перпендикулярно этому движению. Разница во времени в том и другом случае будет определяться величиной (v/c)2. Так как скорость движения Земли по орбите равна приблизительно 30 км/с, а с=300000 км/с, то v/c=10-4. Следовательно, точность установки для обнаружения описываемого эффекта должна быть порядка 10-8. Максвелл такую точность считал недостижимой. Но уже в 1881 г. молодой американский ученый Альберт Майкельсон (1852 - 1931), проводя опыты на своем знаменитом интерферометре, получил указанную точность. Однако опыт Майкельсона по обнаружению "эфирного ветра", повторяемый в разное время и с увеличивающейся экспериментальной точностью, неизменно давал отрицательный результат.

Так в оптике движущихся тел сложилась очень сложная ситуация, и было сделано немало попыток найти из нее выход. Задача эта была разрешена в 1905 г. специальной теорией относительности (СТО) А. Эйнштейна. Но прежде чем говорить о теории относительности, следует сказать об электродинамике движущихся сред, созданной трудами Герца, Лоренца, Пуанкаре и ряда других ученых.

В начале 90-х годов 19-го века Г. Лоренц на основе своей электронной теории и гипотезы о неподвижном эфире выводит уравнения электромагнитного поля для движущихся сред. И делает очень важный вывод: никакие оптические и электромагнитные опыты, проведенные в равномерно и прямолинейно движущейся системе отсчета, не в состоянии обнаружить этого движения. Таким образом, Лоренц сформулировал принцип относительности для электромагнитных процессов, но, к сожалению, не придал ему того большого значения, какое он заслуживал.

Дальнейшее развитие электродинамики движущихся сред сделал французский математик Анри Пуанкаре (1854 - 1812). Именно он в 1900 г. на Парижском конгрессе физиков порицал Лоренца за недооценку им принципа относительности, считая его, со своей стороны, общим законом природы. Отрицательный результат опыта Майкельсона, по мнению Пуанкаре, как раз и является выражением этого закона. В 1904 г., называя принцип относительности в числе основных принципов физики, Пуанкаре отмечает, что "законы физических явлений будут одинаковыми как для покоящегося наблюдателя, так и для наблюдателя, находящегося в состоянии равномерного прямолинейного движения, так что мы не имеем и не можем иметь никаких средств, чтобы различить, находимся мы в таком движении или нет".

Так принцип относительности, сформулированный Галилеем для механических явлений, в начале 20 - го века был распространен на любые физические процессы. Небезынтересно отметить, что, рассматривая влияние принципа относительности на гравитацию, Пуанкаре приходит к выводу, что скорость распространения сил тяготения должна быть равна скорости света.

Итак, мы видим, что предшественники А. Эйнштейна немало сделали для появления теории относительности. Однако, развивая электродинамику и стремясь объяснить опыты, они опирались на концепцию эфира. Подойдя к принципу относительности, они не смогли поставить вопрос о постоянстве и особенно о предельном значении скорости света. Это и было сделано А. Эйнштейном (1879 - 1955). Основополагающая работа Эйнштейна по теории относительности называлась "К электродинамике движущихся сред". Она поступила в редакцию журнала "Анналы физики" 30 июня 1905 г. Работа состояла из двух частей. В первой из них были изложены основы новой теории пространства и времени, во второй - применение этой теории к электродинамике движущихся сред. В основу своей теории Эйнштейн кладет два постулата:

  1. Принцип относительности - в любых инерциальных системах все физические процессы - механические, оптические, электрические и другие - протекают одинаково.

  2. Принцип постоянства скорости света - скорость света в вакууме не зависит от движения источника и приемника, она одинакова во всех направлениях, во всех инерциальных системах и равна 3*108 м/с.

Исходя из этих постулатов, Эйнштейн получил формулы преобразования координат и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Он назвал их, как и Пуанкаре, преобразованиями Лоренца. Как известно, преобразования Галилея для случая равномерного движения вдоль оси ОХ подвижной системы относительно неподвижной имели такой вид:

x'=x - vt; y'=y; z'=z; t'=t.


Преобразования же Лоренца выглядят так:

x'=(x - vt)/(1 - b2)1/2; y'=y; z'=z; t'=(t - xv/c2)/(1 - b2)1/2;

где b=v/c.


Но если у Лоренца эти преобразования были скорее математическим примером, то у Эйнштейна они означали замену классических представлений о пространстве и времени новыми представлениями. Из этих преобразований можно получить длину тела в разных системах отсчета. Оказалось, что она будет различной. Эйнштейн не удивляется этому. Для него размер тела является величиной не абсолютной (одинаковой во всех системах отсчета), а относительной - зависящей от системы отсчета. Так же обстоит дело и со временем. Если до Эйнштейна считали, что время везде и всегда течет одинаково (t'=t), то в теории относительности, время между двумя одними и теми же событиями будет различным в разных системах отсчета. Так в теории относительности пространство и время потеряли свой абсолютный характер.

Из второго постулата Эйнштейна следовало, что скорость света в вакууме является предельной величиной. А раз так, то преобразование Галилея для скоростей u=v+v', по которому могла получиться скорость, большая скорости света, тоже должно быть заменено новым. В теории относительности формула сложения скоростей выглядит так: u=(v+v')/(1+vv'/c2).

В том же 1905 г. вслед за первой статьей была опубликована небольшая заметка Эйнштейна, где автор находит связь между массой и энергией. "Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии", - заключает Эйнштейн. Так появилось в науке знаменитое соотношение E=mc2.

В 1907 г. выходит новая работа А. Эйнштейна "О принципе относительности и его следствиях". В ней автор вновь говорит о связи массы и энергии и для проверки этого соотношения обращаерся к радиоактивным процессам. Подсчеты показали, что для проверки формулы на известных в то время радиоактивных процессах нужно знать атомные массы элементов с точностью до пятого знака. Эйнштейн писал: "Это, конечно, недостижимо. Однако не исключено, что будут открыты радиоактивные процессы, в которых в энергию радиоактивных излучений превращается большая часть массы исходного атома, чем в случае радия". Мы знаем, что предсказание великого ученого сбылось и его знаменитая формула получила подтверждение в ядерных реакциях.

Очень интересна последняя часть работы, где ставится вопрос о распространении принципа относительности на системы, движущиеся с ускорением. Именно здесь впервые появился принцип эквивалентности, согласно которому инертная масса тела равна его гравитационной массе или, что то же самое, силы гравитации физически эквивалентны силам инерции. На основе этого принципа Эйнштейн исследует влияние гравитации на ход часов и распространение света. Он делает вывод, что любой физический процесс протекает тем быстрее, чем больше гравитационный потенциал в области, где разыгрывается этот процесс, и что световые лучи искривляются в гравитационном поле. Итак, в 1907 г. Эйнштейн закладывает первые основы общей теории относительности (ОТО), над разработкой которой он неустанно работал 10 лет. Теория же, созданная им в 1905 г., в которой принцип относительности был сформулирован только для инерциальных систем, получила название специальной (частной) теории относительности (СТО).

Период с 1905 по 1907 г. был для Эйнштейна исключительно плодотворным. Кроме теории относительности, он создает в этот период теорию броуновского движения, разрабатывает квантовую теорию света и на основе ее объясняет явление фотоэффекта, создает квантовую теорию теплоемкости. Любой из этих работ было бы достаточно, чтобы обессмертить имя автора, создавшего в 1916 г. еще одну из основополагающих теорий физики 20 - го века - общую теорию относительности.

Каков же жизненный и творческий путь этого выдающегося ученого и замечательного человека?

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в небольшом немецком городке Ульме. Отец его, Герман Эйнштейн, окончил в свое время Штутгартскую гимназию, показав при этом хорошие математические способности. Но трудное материальное положение семьи не позволило ему поступить в университет. Он очень любил природу и сумел всей семье привить эту любовь. Мать Альберта прекрасно играла на пианино и пела. Музыка и немецкая классическая литература были постоянными спутниками жизни семьи Эйнштейнов. Альберт рос тихим, молчаливым ребенком, редко резвился с детьми. Среди товарищей он приобрел репутацию самого справедливого. Уже в детские годы он делал все основательно. В шесть лет Альберта стали обучать игре на скрипке. Однако довольно долго это занятие было почти безрезультатным. В течении семи лет он, как говорят, добросовестно тянул скучную лямку. Но взявшись за сонаты Моцарта и ощутив их гармонию и эмоциональность, он с громадным упорством принялся оттачивать технику игры. Наконец Моцарт зазвучал в его исполнении, и музыка стала для него наслаждением. Начальное образование Эйнштейн получил в католической школе. Десяти лет он поступил в гимназию. Однако обстановка в школе и гимназии плохо вязялась со склонностями и характером подростка. Муштра, зубрежка и первые горькие уроки антисеметизма тяжело ранили душу будущего ученого. Одним из любимых предметов Эйнштейна была математика. Интерес к ней у будущего ученого появился довольно рано (в 12 лет). Однажды перед началом учебного года Эйнштейн впервые приобрел учебник геометрии (с алгеброй он был уже знаком).

И первая же страница настолько захватила его, что он не мог оторваться от книги, не прочитав ее до конца. Говорят, будто в Мюнхене один из учителей сказал Альберту: "Из Вас, Эйнштейн, никогда ничего путного не выйдет". Но уже в это время Эйнштейн становится первым по точным наукам. В возрасте от 12 до 16 лет, как вспоминал сам Эйнштейн, он овладел основами математики, включая интегральное и дифференциальное исчисление. Когда у него, ставшего уже знаменитым, спросили, от кого из родителей он унаследовал свой научный талант, Эйнштейн скромно ответил: "У меня нет никакого таланта, а только страстное любопытство". Весной 1895 г. Эйнштейн покинул Мюнхенскую гимназию.

Успешно закончив в 1896 г. одну из наиболее прогрессивных школ г. Арау (Швейцария),Эйнштейн без экзаменов был принят на педагогический факультет Цюрихского политехникума, готовившего преподователей физики и математики. Здесь он учился с октября 1896 г. по август 1900 г. По существу это был физико - математический факультет, на котором преподовали известные ученые: курс физики читал Вебер, математику вели Гурвиц и Минковский. Об этих годах учебы сам Эйнштейн позже вспоминал, что, имея таких превосходных преподавателей, как Гурвиц и Минковский, он мог бы получить солидное математическое образование' но он большую часть времени работал в физической лаборатории, увлеченный непосредственным соприкосновением с опытом, используя остальное время для домашнего изучения трудов Кирхгофа, Гельмгольца, Герца, Максвелла, Больцмана, Лоренца.

В 1901 г. в журнале "Анналы физики" была опубликована его первая работа "Следствие из явлений каппилярности" объемом в 10 страниц. В июне 1902 г. Эйнштейн находит, наконец, постоянную работу, став техническим экспертом третьего класса Бернского патентного бюро. Теперь хоть немного можно подумать и о личной жизни.

Жизнь Эйнштейна в Берне можно сравнить с годами, которые провел И. Ньютон в Вульсторпе во время чумы. В Берне Эйнштейн создает теорию броуновского движения, теорию фотонов, СТО. Только в 1905 г. в журнале "Анналы физики" им было опубликовано пять шедевров научно - исследовательской мысли. Вот они:

1.Докторская диссертация объемом в 21 страницу "Новое определение размеров молекул".

2."Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света". В этой работе излагалась фотонная теория и теория фотоэффекта. Кстати, в 1922 г.А. Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии по физики "за важные математико - физические исследования, особенно за открытие законов фотоэффекта".

3. "О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно - кинетической теорией теплоты".

4."К электродинамике движущихся сред"

5."Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии?" Какой титанический труд, гениалность и талант нужны были, чтобы течение года сделать то, что привело к революции в физике 20 в., даже если учесть, что готовилось это целые годы. Теория относительности, например, зародилось у Эйнштейна, когда ему было 16 лет и когда он впервые задумался над тем, с какой скоростью распространяется свет в различных, движущихся одна относительно другой системах, когда он мысленно представлял человека, несущегося за лучом света. А почему именно он стал создателем теории относительности, Эйнштейн объяснял так: "По - моему, причина эта кроется в следующем. Нормальный взрослый человек едва ли станет размышлять о проблемах пространства и времени. Он полагает, что разобрался в этом еще в детстве. Я же, напротив, развивался интеллектуально так медленно, что, только став взрослым, начал размышлять о пространстве и времени. Понятно, что я вникал в эти проблемы глубже, чем люди, нормально развивающиеся в детстве". А теория относительности завоевывала тем временем все новых и новых сторонников. Она получила признание таких выдающихся физиков, как М. Планк, В. Вин, М. Лауэ и других, и авторов ее становится известным человеком.

7 мая 1909 г. А. Эйнштейн стал профессором теоретической физики Цюрихского университета. В конце 1910 г. А. Эйнштейн становится профессором Пражского университета, одного из старейших университетов Европы. Однако из - за неблагоприятных условий для работы в 1912 г. он покинул Прагу и вновь оказался в Цюрихе, заняв там кафедру теоретической физики в университете. В 1911 г. А. Эйнштейн принимает участие в работе 1 Сольвеевского конгресса, посвященного проблеме квантов. На конгрессе также были затронуты вопросы и специальной теории относительности. Здесь Эйнштейн встретился с Марией Склодовской - Кюри, блестящий ум и любовь к справедливости которой сразу покорили его сердце. Были на конгрессе А. Пуанкаре, П. Ланжевен, М. Планк, В. Нернст, Э. Резерфорд, Ж. Перрен и особо почитаемый Эйнштейном Г. Лоренц. Об общей теории относительности ученый впервые докладывал на Венском конгрессе естествоиспытателей в 1913 г.

В этот период Германская империя во главе с кайзером Вильгельмом, стремясь вырвать у Англии первенство в научно - техническом и промышленном развитии, создает новые институты. Главный из них - институт кайзера Вильгельма - проектировался для наиболее крупных ученых, со сравнительно большим жалованьем, без педагогических обязанностей для профессуры, с правом вести любое индивидуальное исследование. Заботы о подборе ученых взяли на себя Планк и Нернст. В числе приглашенных был и А. Эйнштейн. В ноябре 1913 г. прусский министр просвещения утвердил Эйнштейна действительным членом физико - математического отделения Прусской академии наук.

В 1914 г. началась первая мировая война. Эйнштейн всем складом своего существа был против нее. Осенью 1915 г. он вырывается в Швейцарию, чтобы встретиться с друзьями и повидаться с семьей. Встречи с друзьями, с Р. Ролланом дали возможность Эйнштейну узнать, что во всех воюющих странах существуют группы противников войны, и почувствовать себя участником интернационального содружества.

Наступил 1917 г. Для Эйнштейна не было вопроса, принимать или не принимать Октябрьскую революцию. Он видел в ней начало преобразования общества на основе разума и науки . Он хорошо понимал значение В. И. Ленина. "Я уважаю в Ленине человека, который с полным самоотвержением отдал все свои силы осуществлению социальной справедливости. Ни смотря ни на что, одно бесспорно: люди, подобные ему, хранят и обновляют совесть человечества".

В 1916 г. была опубликована общая теория относительности, над которой Эйнштейн напряженно работал в течение 10 лет. Она обобщила СТО на ускорение системы. Эйнштейн ограничил применимость принципа постоянства скорости света областями, где гравитационными силами можно пренебречь. Зато он распространил принцип относительности на все движущиеся системы. Из ОТО был получен ряд важных выводов:

1.Свойства пространства - времени зависят от движущейся материи.

2.Луч света, обладающий инертной, а следовательно, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения. В частности, такое искривление должен испытывать луч, проходящий возле Солнца. Этот эффект, как указывал Эйнштейн, можно обнаружить при наблюдении положения звезд во время солнечного затмения. "Было бы крайне интересно, - пишет он, - чтобы астрономы заинтересовались поставленным здесь вопросом".

3. Частота света в результате действия поля тяготения должна изменяться. В результате этого эффекта линии солнечного спектра под действием гравитационного поля Солнца должны смещаться в сторону красного света, по сравнению со спектрами соответствующих земных источников. Этот эффект, по мнению Эйнштейна, также может быть обнаружен экспериментально. Все это было принципиально ново, и для утверждения ОТО нужна была ее экспериментальная проверка.

Глубокое удовлетворение принесло Эйнштейну известие о том, что две научные экспедиции, направленные Лондонским королевским обществом в 1919 г. для наблюдения солнечного затмения, подтвердили правильность его теории. "Судьба оказала мне милость, позволив дожить до этого дня", - писал Эйнштейн Планку.

В 1922 и 1925 гг. были предприняты новые, более точные измерения отклонений лучей света во время солнечных затмений. Результаты их еще ближе совпадали с предсказаниями теории. На основе ОТО в задаче о движении планет удалось объяснить особенности в движении перигелия Меркурия. Красное смещение в спектрах небесных тел было обнаружено в 1923 - 1926 гг. при изучении спектра Солнца, а в 1925 г. при наблюдении спектра спутника Сириуса. Экспериментальное подтверждение выводов из теории относительности явилось ее триумфом. "Я считал и считаю поныне, что это величайшее открытие человеческой мысли, касающееся природы, открытие, в котором удивительнейшим образом сочетаются философская глубина, интуиция физика и математическое искусство", - сказал М. Борн об ОТО. ОТО произвела переворот в космологии. На основе ее появились различные модели Вселенной. Теорией относительности стали интересоваться люди разных специальностей: философы, врачи, духовенство, учителя, писатели. "Никогда еще в памяти людей научная теория не обсуждалась такими широкими кругами", - писал А. Зоммерфельд в 1920 г. Вокруг теории относительности развернулись острые философские дебаты, появилось множество книг, посвященных ее научному и научно – популярному изложению.

Однако враги Эйнштейна не унимались и после подтверждения теории относительности опытными фактами. Многие дискуссии стали переходить в выпады, а вскоре, главным образом в Германии, где поднимал голову нацизм, началась неприкрытая травля теории относительности и ее автора.

Весной 1932 г., уезжая в очередной раз за границу, Эйнштейн знал, что больше в Германию не вернется. Сначала он поселился в Бельгии, затем переехал в Англию. Место жительства Эйнштейна держалось в строгом секрете, так как была возможность покушения на него нацистов.

В начале 1933 г. Эйнштейн выходит из состава Берлинской академии наук. В этом же году перед зданием Берлинской государственной оперы запылали костры из книг Эйнштейна, из произведений классиков марксизма и классиков немецкой и мировой литературы. Нацисты стремились покарать великого ученого, выступившего в защиту мира. Они конфисковали его имущество и дом, за его голову была обещана награда в 50000 марок.

В октябре 1933 г. Эйнштейна переправили в Америку, и он приступил к работе в Институте перспективных исследований в Принстоне.

В Америке Эйнштейн был так же знаменит как и в Европе. О нем ходили различные легенды. Все больше становилось охотников за автографами. Насколько надо было быть мудрым, чтобы не впасть в иллюзии, чтобы продолжать неустанно работать, чтобы остаться внимательным человеком и в большом и в малом.

Когда в 1955 г. исполнилось 50 лет со времени создания СТО, были организованы юбилейные торжества в Берне и Берлине. А. Эйнштейн на пригласительное письмо М. Лауэ ответил: "Старость и болезнь не дают мне возможности участвовать в подобных торжествах. И должен признаться, что я отчасти благодарен судьбе: все хоть сколько - нибудь связанное с культом личности всегда было для меня мучением".

Этот молчаливый ученый, которому был совершенно чужд интерес к жизненным мелочам, а любой культ личности казался смешным, как никто другой из современников, пользовался доверием людей. Людей привлекала его доброта, честность, принципиальность. Забавную историю рассказывают о том, как однажды вечером в гостях восемнадцатилетняя девушка спросила А. Эйнштейна: «А кто вы, собственно говоря, по специальности?» - «Я посвятил себя изучению физики», - ответил седовласый ученый. «Как, в таком возрасте Вы еще изучаете физику?»

В апреле 1955 г. Эйнштейн почувствовал себя плохо. Врачи определили аневризму аорты и предложили операцию. Эйнштейн отказался. В ночь на 18 апреля, когда Эйнштейн спал, у него произошло прободение стенки аорты, и сердце ученого перестало биться.

В соответствии с категорическим предсмертным распоряжением А. Эйнштейна никакой публичной траурной церемонии не было. Он не хотел ни пышных речей, ни памятника, ни могилы. Он был предан кремации, а прах его был развеян дружескими руками по ветру. После Эйнштейна почти не осталось памятных мест: дом в Ульме разрушен во время бомбежки, архивы погибли при разгроме дома нацистами. Но после Эйнштейна остались его фундаментальные открытия в физике, которые не могут уничтожить ни ветер, ни время, ни бомбы. Они - то и будут вечным памятником «великому преобразователю естествознания» 20 - го века.

Реферат написан на основе книги Ф. М. Дягилева «ИЗ ИСТОРИИ ФИЗИКИ И ЖИЗНИ ЕЕ ТВОРЦОВ»





Скачать 245,46 Kb.
оставить комментарий
Дата26.09.2011
Размер245,46 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх