Както Алберт Айнщайн се бори за европейската света и теоретична физика

В началото на ХХ век в областта на физиката са направени огромни открития, някои от които са принадлежали на Алберт Айнщайн, създателят на общата теория на относителността.

Учените са на прага на един изцяло нов изглед на вселената, която се изисква от тях интелектуална смелост, готови да се потопите в теорията и умения, за да се справят със сложни математически апарат. Наречете го получили, не всички, и, както това се случи, на научния дебат наслагват политически различия, предизвикани от първата Първата световна война, След това - идването на власт на Хитлер в Германия. Айнщайн и веднага се оказа ключова фигура, около която счупи копието.

Айнщайн срещу всички

Първата световна война е бил придружен от патриотичен подем сред населението на държавите-страни, включително и учените.

В Германия през 1914 г. 93 учени и творци, включително Макс Планк и Фриц Хабер Вилхелм Рьонтген, публикувани манифест, изразява пълната си подкрепа за правителството и войната, която тя води: "Ние, представителите на германската наука и изкуство, за да декларират всички културен свят протест срещу лъжите и клеветите, които нашите врагове се опитват да замърсят правилното нещо в Германия му е наложена тежка борба за съществуване.

<...> Без германския милитаризъм немската култура биха били унищожени много отдавна в зародиш. Германската милитаризъм е производно на немската култура, и той е роден в страна, която, подобно на никоя друга страна в света, подложени на векове, ограбването нападения. "

Все пак намерих един немски учен, който говори твърдо против такива идеи. Алберт Айнщайн публикуван през 1915 г. за връщане манифест "европейци": "Никога преди началото на войната не е нарушил взаимодействието между културите. <...> Задължението за европейците, които имат образование и добра воля - не си позволи да даде в Европа ". Все пак, това обжалване, с изключение на Айнщайн подписан само трима души.

Немски учен Айнщайн става съвсем наскоро, макар и роден в Германия. Училище и университет завършва в Швейцария, а след това почти десет години, на различни европейски университети му отказват достъп до работното място. Това отчасти се дължи на факта, как Айнщайн се обърна да разгледа кандидатурата му.

По този начин, в писмо до Пол Drude, създателят на електронната теория на металите, той за пръв път посочи две грешки в теорията си, и едва след това иска да вземе на работа.

В резултат на това, Айнщайн трябваше да се задоволи в швейцарския патентното ведомство в Берн, и едва в края на 1909 г. той е в състояние да получи място в университета в Цюрих. И вече през 1913 г., се с бъдещия носител на Нобелова награда за химия Валтер Нернст лично пристигна в Цюрих, за да Макс Планк убеди Айнщайн да вземе немски гражданство, се премести в Берлин и да стане член на Пруската академия на науките и директор на Института Физика.

Работата е за Айнщайн в патентното ведомство невероятно продуктивен от научна гледна точка. "Когато някой ходи с, аз бутна бележките си в едно чекмедже и се престори, че се занимава с патент работа," - спомня си той. 1905 влиза в историята като наука Аннус тдгаешз"Аннус тдгаешз".

Тази година в списание Annalen дер Physik бяха четири статии на Айнщайн, в които той е в състояние да опише теоретично брауново движение обясни, използване на Планк идея на светлината кванти, фотоелектричния ефект, или електронна емисия от метален ефект при облъчване със светлина (в това J. експеримент. J.. Томсън открива електрона) и има решаващ принос за създаването на специалната теория на относителността.

Невероятно съвпадение: теорията на относителността се появи почти едновременно с квантовата теория, а също така внезапно и променил безвъзвратно основите на физиката.

В XIX век е твърдо установен вълна естеството на светлината, и учените се интересуват от структурата на веществото, в който вълните се разпространяват.

Въпреки факта, че все още никой не е виждал въздуха (т.нар това вещество) пряко, без съмнение, че той съществува и прониква в цялата Вселената не възникнат: беше ясно, че вълната трябва да бъде удължен до известна еластична среда, подобно на кръгове от хвърлен камък във водата: вода на повърхността в точката на падане камък започва да се люлее, и тъй като тя е еластична, вибрациите се предават на точката на съседни от тях - в съседна и така нататък. Съществуването на физически обекти, които не могат да се видят с помощта на наличните инструменти, след откриването на атоми и електрони, също не е изненада.

Един прости въпроса, че класическата физика не може да намери отговор, е: Не се интересуват от това дали въздуха движещи се обекти в него? До края на ХIХ век някои експерименти ясно показаха, че етерът е напълно увлечен от движещите се тела, и други, и не по-малко от убедително - че се интересува само частично.

Кръгове вода - един пример на вълна в еластична среда. Ако не движещо се тяло носи естер на скоростта на светлината спрямо тялото се състои от скоростта на светлината спрямо етер и повечето от скоростта на тялото. Ако напълно носи естер (както се случва, когато се движат в вискозна течност), скоростта на светлината спрямо тялото е равна на скоростта на светлината спрямо етер и не зависи от скоростта на тяло.

Френски физик Луи Fizeau през 1851 година проучване показа, че естер на частично интересуват от движещ се поток от вода. В поредица от експерименти 1880-1887 Американската Албърт Майкелсън и Морли Едуард, от една страна, се потвърждава с по-голяма точност Fizeau заключение и с от друга - ние открихме, че земята се върти около слънцето, напълно носи етера заедно, което означава, че скоростта на светлината в света не зависи от начина, по който ходове.

За да се определи как се движи Земята спрямо етера, Майкелсън и Морли, построени специално устройство, интерферометър (вж. схемата по-долу). Светлината от източника пада върху полупрозрачен плоча, частично се отразява от огледало 1 и частично преминава към огледалото 2 (огледалото са на еднакво разстояние от плаката). Гредите, отразена от огледала, а след това въведете отново на една прозрачна плоча и от него се събират в детектора, когато модел смущения.

Когато земята се движи по отношение на етер, например в посока на огледалото 2, тогава скоростта на светлината в хоризонтална и вертикална посока не ще съвпадат, което следва да доведе до промяна на фазите на вълната отразени от различни огледала към детектора (например, както е показано на фигурата, долния десен). В действителност, не се наблюдава изместване (вж. Долния ляв).

Айнщайн срещу Нютон

В опит да се разбере движението на етер и разпространение на светлината в него Лоренц и френски математик Анри Поанкаре е имал предполагат, че размерът на движещите се тела се променят в сравнение с размера на фиксирани и, освен това, времето за движещи се обекти протича по-бавно. Трудно е да си представим - и Лоренц разглежда тези предположения по-скоро като математически трик, отколкото да се физическа сила - но те имат право да се споразумеят за механиката, електромагнитната теория на светлината и експерименталните данни.

Айнщайн в две статии през 1905 г. може да въз основа на интуитивни съображения да се създаде последователна теория, в която всички тези невероятни ефекти са в резултат на два постулата:

• скоростта на светлината е постоянна и не зависи от това колко източника на ход и приемника (и е приблизително равна на 300000км / сек);
• която и да е физическа система физични закони са едни и същи, независимо от това дали тя се движи без ускорение (при всяка скорост) или в покой.

И донесе най-добре познат физическа формула - E = MC²! Освен това, поради движението на първия постулат етер престава да има стойност Einstein просто го изоставен - светлината може да се разпространяват във вакуум.

Ефектът от забавянето на времето, по-специално, води до известния "близнак парадокс". Ако една от двете близнаците, Иван, се изпраща на космически кораб до звездите, а вторият, Петър, все още чака за него на земята, след като връщане Оказва се, че Иван е на възраст по-малко от Петър, тъй като времето за него да се движи бързо космически кораб течеше по-бавно от Земята.

Този ефект, както и на други разлики между теорията на относителността от обикновените механиката, се показва само когато огромна скорост, сравнима със скоростта на светлината, така и ние никога не ги срещат в ежедневната си живот. За нормална скорост, с която се срещаме в света, фракция V / C (припомни, С = 300,000 km в секунда) се различава много малко от земята, а ние се върне към познатата и удобна свят на училищните механика.

Независимо от това, трябва да се разглежда ефектите на относителността, например, когато се синхронизира часовника на GPS сателити, с наземна система за прецизна система за работа позициониране. В допълнение, забавя времето ефект е разследването на елементарни частици. Много от тях са нестабилни и в един много кратък период от време се трансформира в друга страна. Обикновено, обаче, те бързо се движи, и по този начин време преди превръщането им в точка на наблюдателя гледка се разтяга, което им позволява да се регистрират и да разследва.

Специалната теория на относителността е резултат от необходимостта от съгласуване на електромагнитната теория на светлината с механиката бързо (и със скорост на константа) на движещи се обекти. След като се премества в Германия, Айнщайн приключи неговата теория на относителността (GR), който добавя към електромагнитни и механични явления на гравитацията. Оказа се, че гравитационното поле може да се опише като деформация на пространството и времето от масивно тяло.

Едно от последствията на кривината на GR е на лъча, когато светлината преминава в близост до голяма маса. Първият опит за експериментална проверка на общата теория на относителността е трябвало да се проведе през лятото на 1914 под ръководството на слънчево затъмнение в Крим. Въпреки това, немския отбор от астрономи е интерниран във връзка с войната. Това е в известен смисъл спаси GRT репутация, тъй като в момента теорията съдържат грешки и даде неправилна прогноза на ъгъла на отклонение на лъча.

През 1919 г. британски физик Артър Едингтън по време на наблюдението на слънчево затъмнение на остров Принсипи край западния бряг на Африка е в състояние да потвърди, че светлината звезда (той е видян от факта, че слънцето не е засенчен), минавайки покрай Слънцето се отклонява от точно под ъгъл, който се предскаже уравнението Айнщайн.

Откриване Едингтън направен Einstein на звезда.

Седми ден на месец ноември 1919 г., в разгара на Парижката мирна конференция, когато цялото внимание, изглежда, трябва да се фокусира върху това как ще бъде в света съществува и след Първата световна война, вестникарския Лондон Таймс излезе с уводна статия: "Революцията в областта на науката: нова теория за Вселената, идеи на Нютон победен. "

Репортери преследват Айнщайн навсякъде, тормози искания, за да обясни теорията на относителността в орехова черупка, а залите, в които Той даде публични лекции, бяха изпълнени с (в този случай, според съвременници, Айнщайн не беше много добър лектор; учениците са имали малко разбиране на същността на лекцията, но все пак дойдоха да видят знаменитост).

През 1921 г. Айнщайн заедно с английски биохимик и бъдещето президент на Израел Хаим Вайцман на Отидох на лекция турне на Съединените американски щати за набиране на средства за подпомагане на еврейски селища в Палестина. Според The ​​New York Times, «Метрополитън опера бяха заети всички места от ямата на оркестър към последния ред galorki, стотици хора, които стоят в пътеките." Кореспондент подчерта: "Айнщайн говори немски, но иска да види и чуе на лицето, който допълва научната концепция на вселената с нова теория за пространство, време и движение, заета всички места в зала ".

Въпреки успеха на широката общественост, теорията на относителността научната общност е била получена с голяма трудност.

От 1910 до 1921 прогресивни възгледи колеги десет пъти номинирани Айнщайн за Нобелова награда по физика, но консервативен всеки път, Нобеловият комитет е отказал, позовавайки се на факта, че теорията на относителността все още не е получила достатъчно експериментален потвърждение.

След експедицията, Едингтън всичко започна да се даде по-голяма скандал, а през 1921 г., все още не е убеден, членовете на комисията взеха елегантно решение - награда Айнщайн награда, не говорим за теорията на относителността, а именно: "За услуги на теоретичната физика и особено за неговото откритие на закона за фотоелектричния ефект. "

Арийски физика срещу Айнщайн

Популярността на Айнщайн на Запад предизвика болезнена реакция на колегите си в Германия, които са били на практика изолирани след войнствен манифест от 1914 и поражението в Първата световна война. През 1921 г. Айнщайн е бил единственият немски учен, който получи покана към света Солвей физика конгрес в Брюксел (което той обаче не обърна внимание в полза на едно пътуване до САЩ с Вайцман).

В същото време, въпреки идеологическите различия, с по-голямата част от патриотични колеги Айнщайн успява да поддържа приятелски отношения. Но екстремни студентите десните и учени, Айнщайн си спечелили репутацията като предател, който хлопа германската наука заблуждава.

Един от представителите на това крило беше Филип Ленард. Въпреки факта, че през 1905 г. за експериментално изследване на електроните, в резултат на фотоелектричния ефект, Ленард получава Нобелова награда по физика, той винаги страда от факта, че неговият принос към науката не се признава достатъчно степен.

На първо място, през 1893 г., той назаем тръба разряд домашно Рьонтген, а през 1895 г. Рьонтген открива, че тръбите на изпускат неизвестна до този момент на науката лъчи. Леонард смята, че отварянето трябва най-малко да се разглежда като обща, но цялата слава на откриването и Нобелова награда за физика през 1901 г. заминава за един Рьонтген. Ленард е възмутен и каза, че е майка лъчи, а рентгеновото изследване е само една акушерка. В този случай, очевидно, в решаващите експерименти рентгенова тръба Lenard все още не се използва.

На второ място, Ленард е много обиден от британския физик. Той се справи с приоритет на откриването на електрона в Thomson и обвини британския учен, че той неправилно се отнася до работата си. Ленард създаде модел на атома, който може да се счита за предшественик на модела на Ръдърфорд, но тя не беше маркирана правилно. Не е изненадващо, Леонард нарече англичаните нация от егоисти и измамни търговци, и германците, а напротив - на нацията герои и след Първата световна война, които се предлагат да се организира британски интелектуална Continental блокада.

На трето място, Айнщайн е бил в състояние да обяснят теоретично фотоелектричния ефект и Ленард през 1913 г., още преди скандала, свързан с войната, дори го препоръчва за професура. Но Нобелова награда за откритието си на закона за фотоелектричния ефект през 1921 г. даде един Айнщайн.

В началото на 20-те години като цяло са били труден момент за Ленард. Той се сблъска с левите идеи с ентусиазъм от страна на учениците и бе публично унижен, когато след убийството на еврейския либерални политики произход, и германският външен министър Валтер Ратенау отказа да натопи флага, за да му институт сграда Хайделберг.

спестяванията си, инвестирани в дългови ценни книжа на правителството, бяха изгорени в резултат на инфлацията, а през 1922 г. от последиците от недохранване по време на войната, смъртта на единствения си син. Ленард стана склонни да вярват, че проблемът с Германия (включително германската наука) са резултат от една еврейска конспирация.

Близък сътрудник на Ленард в този момент стана Йоханес Щарк, Нобелова награда за физика през 1919 г., също така са склонни да обвиняват собствените си неуспехи в машинациите на евреите. Старк след войната, за разлика от либералната Физиците организиран консервативната "немски професионален колеж общност учители ", с които се опитват да контролират финансирането на научните изследвания и назначаването на научни и преподавателски позиции, но не Той успя. След като се проваля да защити завършил студент през 1922 г., Старк заяви, че е заобиколен от почитатели на Айнщайн, и подаде оставка от поста на университетски професор.

През 1924 г., шест месеца след Бирен пуч в Grossdeutsche Цайтунг публикува статия на Ленард и Старк, "Хитлер и духа на науката." Авторите сравняват Хитлер с такива гиганти на науката като Галилей, Кеплер, Нютон, и Фарадей ( "Какво щастие, геният в плътта на живо сред нас! "), а също така похвали арийската гений и осъден разлагащи си Юдаизма.

Според Ленард и Старк, науката гибелен еврейско влияние се проявява в нови области на теоретичната физика - квантовата механика и теория на относителността, настоявайки отхвърляне на старите идеи и да използвате сложна и непозната математически апарат.

За по-старото поколение от учени, дори и тези, талантлив като Леонард, това е предизвикателство, с което малцина са били в състояние да приеме.

Ленард се противопоставя на "еврейската", което означава, теоретичната физика "арийски", който е експериментална, и настоя, че германската наука се фокусира върху последните. В предговора към книгата "немски Физика", той пише: "Немският физик? - Попитайте хората. Аз също може да се каже, арийските физика или физика скандинавските физиката на хората, подаващи сигнали, физика на тези, които основана на проучването на природните науки ".

За дълго време, "арийски физика" Lenard и Старк остава незначително явление и различни физика произход са били ангажирани в Германия, теоретични и експериментални изследвания на най-високата ниво.

Всичко се промени, когато през 1933 г. става канцлер на Германия Адолф Хитлер. Айнщайн, който е бил по това време в САЩ, отказа немски гражданство и членство в Академията на науките и президент академия Макс Планк приветства решението: "Въпреки дълбоката пропаст между нашите политически възгледи, личната ни приятелство винаги ще остане непроменена," - увери той Айнщайн лично кореспонденция. Въпреки това, някои от членовете на Академията са раздразнен от факта, че Айнщайн не е имал време демонстративно са изключени от него.

Скоро Йоханес Старк стана президент на Физико-техническия институт и Германската фондация за научни изследвания. През следващата година Германия е оставил една четвърт от всички физици и физици теоретици половина.