Alberta Einšteina portrets ap 1939. gadu.
(Attēls: © MPI / Getty Images)
Alberts Einšteins bieži tiek minēts kā viens no ietekmīgākajiem 20. gadsimta zinātniekiem. Viņa darbs turpina palīdzēt astronomiem izpētīt visu, sākot no gravitācijas viļņiem un beidzot ar Merkūra orbītu.
Zinātnieka vienādojums, kas palīdzēja izskaidrot īpašo relativitāti - E = mc ^ 2 - ir slavens pat starp tiem, kuri nesaprot tā pamatā esošo fiziku. Einšteins ir pazīstams arī ar vispārējās relativitātes teoriju (gravitācijas skaidrojumu) un fotoelektrisko efektu (kas izskaidro elektronu izturēšanos noteiktos apstākļos); viņa darbs pie pēdējā nopelnīja viņam Nobela prēmiju fizikā 1921. gadā.
Einšteins arī veltīgi centās apvienot visus Visuma spēkus vienā teorijā jeb teorijā par visu, pie kā viņš vēl nāves brīdī strādāja.
Pirmajos gados
Einšteins dzimis 1879. gada 14. martā Ulmā, Vācijā, pilsētā, kurā šodien dzīvo nedaudz vairāk kā 120 000 cilvēku. Tur atrodas neliela piemiņas plāksne, kur kādreiz stāvēja viņa māja (tā tika iznīcināta Otrā pasaules kara laikā). Ģimene neilgi pēc dzimšanas pārcēlās uz Minheni un vēlāk uz Itāliju, kad tēvam radās problēmas ar sava biznesa vadīšanu. Einšteina tēvs Hermans vadīja elektroķīmisko rūpnīcu, un viņa māte Paulīne rūpējās par Albertu un viņa jaunāko māsu Mariju.
Einšteins savos memuāros rakstīs, ka divi "brīnumi" dziļi ietekmējuši viņa agrīnos gadus, sacīja Alberta Einšteina zinātnieks Hanss-Jozefs Küpers. Jauns Einšteins saskārās ar savu pirmo brīnumu - kompasu - 5 gadu vecumā. Viņu to noslepkavoja neredzamie spēki varētu novirzīt adatu. Tas izraisītu aizraušanos mūža garumā ar neredzētiem spēkiem. Otrais brīnums radās 12 gadu vecumā, kad viņš atklāja ģeometrijas grāmatu, kuru viņš pielūdza, saucot to par savu “svēto ģeometrijas grāmatu”.
Pretēji izplatītajam uzskatam, jaunais Alberts bija labs students. Viņš izcēlās ar fiziku un matemātiku, bet bija "mērenāks" skolēns citos priekšmetos, savā tīmekļa vietnē rakstīja Küpers. Tomēr Einšteins sacēlās pret dažu savu skolotāju autoritāru attieksmi un pameta skolu 16 gadu vecumā. Vēlāk viņš kārtoja iestājpārbaudījumu Šveices Federālajā politehnikumā Cīrihē, un, lai gan viņa fizikas un matemātikas priekšnesumi bija izcili, viņa atzīmes citas jomas bija zemas, un viņš neizturēja eksāmenu. Kandidējošais fiziķis apmeklēja papildu kursus, lai novērstu nepilnības zināšanās, un 1896. gadā tika uzņemts Šveices Politehnikumā, un 1901. gadā saņēma diplomu par fizikas un matemātikas mācīšanu.
Tomēr Einšteins nevarēja atrast skolotāja amatu un sāka darbu Bernes patentu birojā 1901. gadā, saskaņā ar viņa Nobela prēmijas biogrāfiju. Tajā laikā viņš, analizējot patentu pieteikumus, attīstīja savu darbu īpašā relativitātes jomā un citās fizikas jomās, kas vēlāk viņu padarīja slavenu.
Einšteins apprecējās ar Milevu Maricu, kas ir viņa ilggadējā mīlestība no Cīrihes, 1903. gadā. Viņu bērni Hans Alberts un Eduards piedzima 1904. un 1910. gadā. (Bērna, kas viņiem dzimis 1902. gadā pirms viņu laulībām, Lieserl, liktenis nav zināms .) Einšteins izšķīrās no Marikas 1919. gadā un drīz pēc tam apprecējās ar Elzu Lēvenentālu. Löwenthal nomira 1933. gadā.
Karjeras būtiskākie elementi
Einšteina karjera viņu nosūtīja uz vairākām valstīm. Viņš ieguva doktora grādu Cīrihes universitātē 1905. gadā un vēlāk ieņēma profesora amatus Cīrihē (1909), Prāgā (1911) un Cīrihē (1912). Pēc tam viņš pārcēlās uz Berlīni, lai kļūtu par Ķeizara Vilhelma fiziskā institūta direktoru un Berlīnes universitātes profesoru (1914). Viņš arī kļuva par Vācijas pilsoni.
A galvenā Einšteina darba apstiprināšana nāca 1919. gadā, kad sers Artūrs Eddingtons, Karaliskās astronomijas biedrības sekretārs, vadīja ekspedīciju uz Āfriku, kas mēra zvaigžņu stāvokli kopējā saules aptumsuma laikā. Grupa atklāja, ka zvaigžņu atrašanās vieta ir mainījusies, jo gaisma saliekās ap sauli. (2008. gadā BBC / HBO iestudējums dramaturģēja stāstu filmās “Einšteins un Eddingtons.”)
Einšteins palika Vācijā līdz 1933. gadam, kad pie varas cēlās diktators Ādolfs Hitlers. Pēc tam fiziķis atteicās no Vācijas pilsonības un pārcēlās uz ASV, lai kļūtu par Prinstonas teorētiskās fizikas profesoru. 1940. gadā viņš kļuva par ASV pilsoni un 1945. gadā aizgāja pensijā.
Einšteins visu turpmāko gadu laikā aktīvi darbojās fizikas aprindās. 1939. gadā viņš slaveni parakstīja vēstuli prezidentam Franklinam D. Rūzveltam brīdinot, ka urānu var izmantot atombumbai.
Einšteina dzīves beigās viņš iesaistījās virknē privātu debašu ar fiziķi Nīlu Bohu par kvantu teorijas pamatotība. Bora teorijas noturēja dienu, un Einšteins vēlāk iekļāva kvantu teoriju savos aprēķinos.
Einšteina smadzenes
Einšteins nomira no aortas aneirismas 1955. gada 18. aprīlī. Viņa sirds tuvumā plīsa asinsvads, liecina Amerikas Dabas vēstures muzeja (AMNH) dati. Jautāts, vai viņš vēlas veikt operāciju, Einšteins atteicās. "Es gribu iet, kad gribu iet," viņš teica. "Nav garšas mākslīgi pagarināt dzīvi. Esmu izdarījis savu daļu; ir pienācis laiks iet. Es to darīšu eleganti."
Einšteina ķermenis - lielākoties, tik un tā - tika kremēts; pēc AMNH ziņām, viņa pelni tika izkliedēti neatklātā vietā. Tomēr Prinstonas slimnīcas ārsts Tomass Hārvijs bija veicis autopsiju, acīmredzot bez atļaujas, un izņēmis Einšteina smadzenes un acs ābolus, norāda Matts Blics, kurš par Einšteina smadzenēm rakstīja 2015. gada slejā Šodien es to uzzināju.
Hārvijs šķēlēja simtiem plānu smadzeņu audu sekciju, lai novietotu tos mikroskopa priekšmetstikliņos, un no vairākiem leņķiem uzņēma 14 smadzeņu fotoattēlus. Viņš paņēma smadzeņu audus, slaidus un attēlus, kad pārcēlās uz Vičitu, Kanzasas štatā, kur viņš bija medicīnas uzraugs bioloģisko testēšanas laboratorijā. [Attēlu galerija: Einšteina smadzenes]
Nākamo 30 gadu laikā Hārvijs nosūtīja dažus slaidus citiem pētniekiem, kuri tos pieprasīja, bet pārējās smadzenes turēja divās stikla burkās, dažreiz sidra kastē zem alus dzesētāja. Stāsts par Einšteina smadzenēm lielā mērā tika aizmirsts līdz 1985. gadam, kad Hārvijs un viņa kolēģi publicēja pētījumu rezultātus žurnālā Eksperimentālā neiroloģija..
Hārvijs neizturēja kompetences eksāmenu 1988. gadā, un viņa medicīniskā licence tika atsaukta, rakstīja Blics. Hārvijs galu galā ziedoja smadzenes Prinstonas slimnīcai, kur bija sācies smadzeņu ceļojums. Hārvijs nomira 2007. gadā.Einšteina smadzeņu gabali tagad atrodas Mütter muzejā Filadelfijā.
Ko atklāja pētījumi
Hārvija 1985. gada pētījuma autori ziņoja, ka Einšteina smadzenēs bija lielāks glia šūnu (tādu, kas atbalsta un izolē nervu sistēmu) skaits uz neironiem (nervu šūnām) nekā citās smadzenēs, kuras viņi pārbaudīja. Viņi secināja, ka tas varētu norādīt, ka neironiem ir lielāka vajadzība pēc vielmaiņas - citiem vārdiem sakot, Einšteina smadzeņu šūnām vajadzēja un viņi patērēja vairāk enerģijas, kas varēja būt iemesls, kāpēc viņam bija tik attīstītas domāšanas spējas un konceptuālās prasmes.
Tomēr citi pētnieki ir norādījuši uz dažām šī pētījuma problēmām, pēc Ērika H. Čudlera teiktā, Vašingtonas universitātes neirozinātnieks. Pirmkārt, piemēram, citas pētījumā izmantotās smadzenes visas bija jaunākas par Einšteina smadzenēm. Otrkārt, "eksperimentālajā grupā" bija tikai viens subjekts - Einšteins. Ir nepieciešami papildu pētījumi, lai noskaidrotu, vai šīs anatomiskās atšķirības ir sastopamas citiem cilvēkiem. Un, treškārt, tika pētīta tikai neliela Einšteina smadzeņu daļa.
Vēl viens pētījums, kas publicēts 1996. gadā žurnālā Neirozinātnes vēstules, atklāja, ka Einšteina smadzenes sver tikai 1230 gramus, kas ir mazāk nekā vidējā pieaugušā vīrieša smadzenes (apmēram 1400 g). Arī zinātnieka smadzeņu garozs bija plānāks nekā piecām kontroles smadzenēm, bet neironu blīvums bija lielāks.
Pētījums, kas 2012. gadā publicēts žurnālā Brain, atklāja, ka Einšteina smadzenēm bija papildu salocīšana pelēkajā vielā, apzinātas domāšanas vieta. Proti, priekšējām daivām, reģioniem, kas saistīti ar abstraktu domāšanu un plānošanu, bija neparasti sarežģīta locīšana.
Einšteina zinātniskais mantojums
Einšteina mantojums fizikā ir nozīmīgs. Šeit ir daži no galvenajiem zinātniskajiem principiem, kurus viņš aizsāka:
Speciālās relativitātes teorija: Einšteins parādīja, ka fiziskie likumi ir vienādi visiem novērotājiem, ja vien tie netiek paātrināti. Tomēr gaismas ātrums vakuumā vienmēr ir vienāds, neatkarīgi no tā, ar kādu ātrumu novērotājs brauc. Šis darbs ļāva viņam saprast, ka telpa un laiks ir saistīti ar to, ko mēs tagad saucam par telpas laiku. Tātad notikumu, ko redzējis viens novērotājs, cits novērotājs var redzēt arī citā laikā.
Vispārīgās relativitātes teorija: Tas bija gravitācijas likuma pārformulējums. 1600. gados Ņūtons formulēja trīs kustības likumus, starp tiem ieskicējot, kā gravitācija darbojas starp diviem ķermeņiem. Spēks starp tiem ir atkarīgs no tā, cik masīvs ir katrs objekts un cik tālu objekti atrodas viens no otra. Einšteins noteica, ka, domājot par telpas laiku, masīvs priekšmets rada traucējumus telpā-laikā (piemēram, liekot smagu bumbu uz batuta). Gravitācija tiek ietekmēta, kad citi objekti iekrīt “akā”, ko rada traucējumi telpā-laikā, piemēram, marmors, kas ripo lielās bumbiņas virzienā. Vispārējā relativitāte eksperimentā izturēja neseno lielo pārbaudi 2019. gadā iesaistot supermasīvu melno caurumu Piena ceļa centrā.
Fotoelektriskais efekts: Einšteina darbs 1905. gadā ierosināja, ka gaisma būtu jāuztver kā daļiņu (fotonu) straume, nevis tikai viens vilnis, kā tolaik parasti uzskatīja. Viņa darbs palīdzēja atšifrēt zinātkāros rezultātus, kurus zinātnieki iepriekš nespēja izskaidrot.
Vienota lauka teorija: Einšteins lielu daļu savu turpmāko gadu pavadīja, mēģinot apvienot elektromagnētisma un gravitācijas laukus. Viņš bija neveiksmīgs, taču, iespējams, bija apsteidzis savu laiku. Citi fiziķi joprojām strādā pie šīs problēmas.
Einšteina mantojums astronomijai
Einšteina darbam ir daudz lietojumu, taču šeit ir daži no ievērojamākajiem astronomijas jomā:
Gravitācijas viļņi: 2016. gadā lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatorija (LIGO) atklāja telpas un laika viļņus - citādi zināmus kā gravitācijas viļņi - kas notika pēc tam, kad apmēram 1,4 miljardi gaismas gadu no zemes saskrējās melnie caurumi. LIGO arī veica sākotnēju gravitācijas viļņu noteikšanu 2015. gadā, gadsimtu pēc tam, kad Einšteins paredzēja, ka šie viļņi pastāv. Viļņi ir Einšteina vispārējās relativitātes teorijas aspekts.
Merkura orbītā: Dzīvsudrabs ir maza planēta, kas riņķo tuvu ļoti masīvam objektam attiecībā pret tā lielumu - sauli. Tās orbītu nevarēja saprast, kamēr vispārējā relativitāte parādīja, ka telpas-laika izliekums ietekmē Merkura kustības un maina tā orbītu. Pastāv neliela iespēja, ka miljardu gadu laikā šo izmaiņu dēļ no mūsu Saules sistēmas varētu izdalīties dzīvsudrabs (ar vēl mazāku iespēju, ka tas varētu sadurties ar Zemi).
Gravitācijas lēca: Šī ir parādība, ar kuru masīvs objekts (piemēram, galaktiku kopas vai melnais caurums) ap to liek gaismu. Astronomi, kas uz teleskopu skatās uz šo reģionu, gaismas ieliekuma dēļ var redzēt objektus tieši aiz masīvā objekta. Slavens piemērs tam ir Einšteina krusts, kvazārs zvaigznājs Pegasus: Aptuveni 400 miljonu gaismas gadu attālumā esoša galaktika saliec kvazāra gaismu tā, lai tā četrreiz parādītos ap galaktiku.
Melnie caurumi: 2019. gada aprīlī Event Horizon teleskops parādīja pirmo reizi melnā cauruma attēli. Fotoattēli atkal apstiprināja vairākas vispārējās relativitātes šķautnes, tostarp ne tikai to, ka pastāv melnie caurumi, bet arī to, ka tām ir apļveida notikumu horizonts - punkts, kurā nekas nevar izbēgt, pat ne gaisma.
Papildu resursi:
- Atrodiet atbildes uz bieži uzdotie jautājumi par Albertu Einšteinu Nobela prēmijas vietnē.
- Pārlūkojiet digitālās versijas Einšteina publicētie un nepublicētie manuskripti Einšteina arhīvā tiešsaistē.
- Mācies par Einšteina memoriāls Nacionālās zinātņu akadēmijas ēkā Vašingtonā, D.C.
