Como Albert Einstein lutou para o mundo europeu e física teórica
Formando / / December 19, 2019
No início do século XX na física foram feitos enormes descobertas, alguns dos quais pertenciam a Albert Einstein, o criador da teoria da relatividade geral.
Os cientistas estão à beira de uma visão completamente nova do universo, o que lhes é exigido coragem intelectual, pronto para mergulhar na teoria e habilidades para lidar com complexo aparato matemático. Chamá-lo recebido, não todos, e, como acontece, no debate científico sobreposta diferenças políticas causadas pelo primeiro I Guerra Mundial, Então - a chegada ao poder de Hitler na Alemanha. Einstein e imediatamente provou ser uma figura em torno de chave que quebrou a lança.
Einstein contra todos
A Primeira Guerra Mundial foi acompanhado por um aumento patriótico entre a população dos Estados Partes, incluindo os cientistas.
Na Alemanha, em 1914, 93 cientistas e artistas, incluindo Max Planck e Fritz Haber Wilhelm Roentgen, publicou um manifesto, manifesta o seu apoio total para o governo ea guerra, que ele leva: "Nós, os representantes da ciência e da arte alemã, para declarar tudo protesto mundo cultural contra as mentiras e calúnias, que nossos inimigos estão tentando contaminar a coisa certa na Alemanha que lhe é imposta uma luta pesada para existência.
<...> Sem militarismo alemão cultura alemã teria sido destruída há muito tempo pela raiz. militarismo alemão é um derivado da cultura alemã, e ele nasceu em um país que, como nenhum outro país do mundo submetido a durante séculos, saqueando ataques. "No entanto eu encontrei um cientista alemão, que falou fortemente contra tais idéias. Albert Einstein publicado em 1915 um manifesto de retorno "europeus": "Nunca antes desde que a guerra não tinha violado a interação de culturas. <...> O dever de europeus que têm educação e boa vontade - não dar ao luxo de dar na Europa ". No entanto, este recurso, exceto para o Einstein assinou apenas três pessoas.
cientista alemão Einstein tornou-se muito recentemente, embora nascido na Alemanha. Escola e universidade, ele se formou na Suíça, e em seguida, quase dez anos, várias universidades europeias recusou a admissão ao trabalho. Isto foi em parte devido ao fato de como Einstein voltou a considerar a sua candidatura.
Assim, em uma carta a Paul Drude, o criador da teoria eletrônica dos metais, primeiro ele apontou dois erros na sua teoria, e só então, pediu para assumir a tarefa.
Como resultado, Einstein teve de se contentar no escritório de patentes suíço em Berna, e só no final de 1909, ele foi capaz de obter uma posição na Universidade de Zurique. E já em 1913, Max Planck-se com o futuro ganhador do Prêmio Nobel de Química Walther Nernst pessoalmente chegou a Zurique para persuadir Einstein para tirar a cidadania alemã, mover-se para Berlim e tornar-se membro da Academia Prussiana de Ciências e diretor do Instituto Física.
O trabalho foi para Einstein no escritório de patentes incrivelmente produtiva a partir de um ponto de vista científico. "Quando alguém passava, eu enfiou as notas em uma gaveta e fingiu estar envolvidos no trabalho de patente," - lembrou. 1905 entrou para a história como uma ciência annus mirabilis"annus mirabilis".
Este ano na revista Annalen der Physik foram quatro artigos de Einstein, no qual ele foi capaz de descrever teoricamente o movimento browniano explicou, usando Planck ideia de quanta de luz, efeito fotoeléctrico, ou emissão de electrões de um efeito do metal quando irradiado com luz (em que J. experimento. J.. Thomson descobriu o elétron) e dar um contributo decisivo para a criação da teoria da relatividade especial.
Incrível coincidência: a teoria da relatividade apareceram quase simultaneamente com a teoria quântica, e tão de repente e irrevogavelmente mudou os fundamentos da física.
No século XIX foi firmemente estabelecida a natureza ondulatória da luz, e os cientistas estão interessados na estrutura da substância, em que as ondas se propagam.
Apesar do fato de que ninguém ainda viu o ar (o chamado esta substância) diretamente, sem dúvida, que ele existe e permeia todo o O universo não surgiu: estava claro que a onda deve ser alargado a alguns meio elástico, semelhante aos círculos de uma pedra jogada na água: superfície da água no ponto de pedra incidência começa a oscilar, e como ele é elástico, as vibrações são transmitidas para o ponto vizinho deles - para o vizinho e assim por diante. A existência de objetos físicos que não podem ser vistos com a ajuda de instrumentos disponíveis, após a descoberta de átomos e elétrons, também, não é nenhuma surpresa.
Uma perguntas simples que a física clássica não poderia encontrar uma resposta, foi: está interessado em saber se o ar corpos em-lo em movimento? Até o final do século XIX algumas experiências mostraram claramente que o éter está totalmente arrastado por corpos em movimento, e outros, e não menos do que convincente - que está interessado apenas em parte.
Círculos em água - um exemplo de uma onda num meio elástico. Se nenhum corpo em movimento carrega éster de um, à velocidade da luz em relao ao corpo irá consistir da velocidade da luz em relação ao éter e a maior parte do corpo de velocidade. Se ele carrega totalmente éster (como ocorre quando se desloca em um líquido viscoso), a velocidade da luz em relação ao corpo é igual à velocidade da luz em relação ao éter e não depende da velocidade do corpo.
físico francês Louis Fizeau em 1851 ano mostrou que o éster de parcialmente interessado em um fluxo de movimento de água. Em uma série de experimentos 1880-1887 do americano Albert Michelson e Edward Morley, por um lado, confirmou com maior precisão Fizeau conclusão e com o outro - descobrimos que a Terra gira em torno do sol, carrega completamente o éter ao longo, ou seja, a velocidade da luz no mundo não depende de como ele movimentos.
Para determinar como a terra se move em relação ao éter, Michelson e Morley construído um dispositivo especial, um interferómetro (ver. esquema abaixo). Luz da fonte de cai sobre a placa semitransparente, é parcialmente reflectida a partir de um espelho 1 e parcialmente passa para o espelho 2 (o espelho estão equidistantes da placa). O feixes reflectidos a partir dos espelhos, em seguida, re-entrar em uma placa translúcida e de que se reúnem no detector, onde um padrão de interferência.
Quando a terra se move em relação ao éter, por exemplo no sentido do espelho 2, então a velocidade da luz em direcções horizontais e verticais não será corresponder, o que deve conduzir a uma mudança de fases de onda reflectidos de diferentes espelhos para o detector (por exemplo, como mostrado no diagrama, canto inferior direito). Na realidade, não foi observado o deslocamento (ver. Inferior esquerdo).
Einstein vs. Newton
Na tentativa de compreender o movimento de éter e propagação da luz nele Lorentz e matemático francês Henri Poincaré tinha sugerem que o tamanho dos corpos em movimento estão a mudar, em comparação com o tamanho dos elementos fixos e, além disso, o tempo para corpos em movimento flui mais lentamente. É difícil imaginar - e Lorentz considerado estes pressupostos mais como um truque matemático do que efeito físico - mas eles estão autorizados a chegar a acordo sobre a mecânica, teoria eletromagnética da luz e os dados experimentais.
Einstein em dois artigos em 1905 poderia, com base em considerações intuitivas para criar uma teoria coerente, em que todos estes efeitos surpreendentes são o resultado de dois postulados:
- velocidade da luz é constante e não depende de como a fonte de movimento e o receptor (e é aproximadamente igual a 300,000 km / s);
- a qualquer sistema físico leis físicas são as mesmas independentemente de ele se move sem aceleração (a qualquer velocidade) ou em repouso.
E trouxe a fórmula física mais conhecida - E = mc2! Além disso, devido ao movimento do primeiro éter postulado cessado tem um valor Einstein simplesmente abandonados que - a luz pode propagar-se em vácuo.
O efeito da dilatação do tempo, em particular, leva ao famoso "paradoxo dos gêmeos". Se um dos dois gêmeos, Ivan, é enviado em uma nave espacial para as estrelas, eo segundo, Peter, ainda está esperando por ele na terra, depois de retorno Acontece que Ivan tinha idade inferior a Pedro, porque o tempo para ele se mover nave espacial rápido fluiu mais lentamente do que Terra.
Este efeito, além de outras diferenças entre a teoria de relatividade dos mecânicos comuns, mostrado apenas em um enorme velocidade, comparável à velocidade da luz, e assim nós nunca encontrou-los em seu diário vida. Para velocidade normal com os quais nos encontramos no mundo, a fração v / c (recall, c = 300.000 quilômetros por segundo) difere muito pouco do chão, e voltamos a um mundo familiar e confortável da mecânica da escola.
No entanto, os efeitos da relatividade deve ser considerado, por exemplo, durante a sincronização do relógio para satélites GPS, com sistema terrestre para o sistema de posicionamento no trabalho preciso. Além disso, o efeito de abrandamento do tempo é a investigação de partículas elementares. Muitos deles são instáveis e em um tempo muito curto transformado em outro. Normalmente, no entanto, eles se mover rapidamente, e assim o tempo antes de convertê-los para o ponto do observador de vista é esticada, o que lhes permite registrar e investigar.
A teoria da relatividade especial surgiu a partir da necessidade de conciliar a teoria eletromagnética da luz com a mecânica rapidamente (e a uma velocidade constante) dos corpos em movimento. Depois de se mudar para a Alemanha, Einstein completou a sua teoria da relatividade geral (GR), que somados aos fenômenos eletromagnéticos e mecânicos da gravidade. Descobriu-se que o campo gravitacional pode ser descrito como uma deformação do espaço e do tempo por um corpo maciço.
Uma consequência da curvatura de GR é o percurso do feixe de luz quando passa perto de uma grande massa. A primeira tentativa de verificação experimental de relatividade geral estava a ser realizada, no Verão de 1914, sob a supervisão de um eclipse solar na Crimeia. No entanto, a equipe alemã de astrônomos foi internado em conexão com a guerra. É em um sentido salvo reputação GRT porque no momento a teoria continha erros e deu uma previsão incorreta do ângulo de deflexão do feixe.
Em 1919, o físico britânico Arthur Eddington durante a observação eclipse solar na ilha de Principe ao largo da costa oeste da África foi capaz de confirmar que a luz estrela (ele foi visto pelo fato de que o sol não foi eclipsado), passando pelo Sol é desviada por exatamente um ângulo, que prevêem a equação Einstein.
Abertura Eddington fez Einstein um superstar.
Sétimo dia de novembro 1919, no auge da Conferência de Paz de Paris, quando toda a atenção, ao que parece, deve ser focado em como o mundo será existir após a Primeira Guerra Mundial, o jornal londrino The Times saiu com um editorial: "A revolução na ciência: uma nova teoria do universo, as ideias de Newton derrotado. "
Repórteres perseguido Einstein em todos os lugares, ofensivo pedidos para explicar a teoria da relatividade, em poucas palavras, e os salões, onde Ele deu palestras públicas, foram preenchidos com (neste caso, de acordo com os contemporâneos, Einstein não era muito bom professor; alunos tiveram pouca compreensão da essência da palestra, mas ainda veio para ver uma celebridade).
Em 1921, juntamente Einstein com uma Inglês bioquímico e futuro presidente de Israel Chaim Weizmann Eu fui em uma turnê de palestras dos Estados Unidos para angariar fundos para apoiar assentamentos judaicos na Palestina. Segundo o The New York Times, «The Metropolitan Opera estavam ocupados todos os lugares do poço da orquestra à última galorki linha, centenas de pessoas em pé nos corredores ". Correspondente enfatizou: "Einstein falava alemão, mas ansioso para ver e ouvir a pessoa, que complementou o conceito científico do universo com uma nova teoria de espaço, tempo e movimento, ocuparam todos os assentos no hall ".
Apesar do sucesso do público em geral, a teoria comunidade científica da relatividade foi recebida com grande dificuldade.
De 1910 a 1921 colegas progressistas-minded vezes dez nomeado Einstein para o Prêmio Nobel de Física, mas conservadora cada vez que o comitê do Nobel se recusou, citando o fato de que a teoria da relatividade ainda não recebeu experimental suficiente confirmação.
Depois da expedição, Eddington tudo começou a dar maior escândalo, e em 1921, ainda não convenceu os membros do comitê tomou uma solução elegante - prêmio Einstein Award, não mencionou a teoria da relatividade, a saber: "Para serviços à física teórica e, sobretudo, pela sua descoberta da lei da fotoelétrico efeito ".
física arianos contra Einstein
A popularidade de Einstein no Ocidente causou uma reação dolorosa de colegas na Alemanha, que foram praticamente isolados após manifesto militante de 1914 e a derrota na Primeira Guerra Mundial. Em 1921, Einstein foi o cientista único alemão que recebeu um convite para o Mundial Solvay Congresso Física em Bruxelas (que ele, no entanto, ignorados em favor de uma viagem para os EUA com Weizmann).
Ao mesmo tempo, apesar das diferenças ideológicas, com a maioria dos colegas patrióticos Einstein conseguiu manter relações amistosas. Mas os estudantes e cientistas de extrema-direita, Einstein ganhou uma reputação como um traidor que bate desviado ciência alemã.
Um dos representantes dessa ala foi Philipp Lenard. Apesar do facto de que, em 1905, para um estudo experimental de electrões, o que resulta no efeito fotoeléctrico, Lenard recebeu o Prêmio Nobel em física, ele sempre sofreu com o fato de que a sua contribuição para a ciência não é reconhecido o suficiente grau.
Em primeiro lugar, em 1893, que pediu o tubo de descarga caseiro Roentgen, e em 1895, Roentgen descobriu que os tubos de descarga emitem até agora desconhecido para os raios de ciência. Leonard acredita que a abertura deve pelo menos ser considerado como um conjunto, mas toda a glória da descoberta e o Prêmio Nobel de Física em 1901 fui a um Roentgen. Lenard ficou indignado e disse que é os raios-mãe, enquanto o raio-X é apenas uma parteira. Neste caso, aparentemente, nos experimentos decisivos raios-X tubo de Lenard ainda não utilizados.
Em segundo lugar, Lenard foi muito ofendido pelo físico britânico. Ele desafiou a prioridade da descoberta do elétron em Thomson e acusou o cientista britânico que ele incorretamente refere-se ao seu trabalho. Lenard criou um modelo do átomo, que pode ser considerado o precursor do modelo de Rutherford, mas não foi marcado corretamente. Não surpreendentemente, Leonard chamou o Inglês uma nação de egoísta e comerciantes fraudulentos, e os alemães, pelo contrário - a nação heróis e após a Primeira Guerra Mundial, se ofereceu para organizar uma Continental intelectual britânica bloqueio.
Em terceiro lugar, Einstein foi capaz de explicar teoricamente o efeito fotoelétrico, e Lenard em 1913, antes mesmo da controvérsia relacionada à guerra, mesmo recomendou-o para um cargo de professor. Mas o Prêmio Nobel por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico em 1921 deu um Einstein.
O início dos anos 20, em geral, foi uma época difícil para Lenard. Ele entrou em choque com as idéias de esquerda com entusiasmo por alunos e foi humilhado publicamente quando, após o assassinato de políticas liberais judeus origem, e alemão ministro das Relações Exteriores Walter Rathenau recusou-se a mergulhar a bandeira de seu prédio instituto Heidelberg.
Suas economias investidas em títulos de dívida do governo, foram queimados como resultado da inflação, e em 1922 dos efeitos da desnutrição durante a guerra, a morte de seu único filho. Lenard ficou inclinado a acreditar que o problema da Alemanha (incluindo a Ciência alemão) são o resultado de uma conspiração judaica.
Um colaborador próximo de Lenard neste momento se tornou Johannes Stark, o Prêmio Nobel de Física em 1919, também tendem a culpar os seus próprios fracassos nas maquinações dos judeus. Stark depois da guerra, em oposição à sociedade liberal Física organizou o conservador "alemão colégio da comunidade profissional professores", com o qual tentou controlar o financiamento da investigação e da nomeação para os cargos científicos e de ensino, mas não Ele foi bem sucedido. Depois de não conseguir proteger um estudante de graduação em 1922, Stark disse que está cercada por admiradores de Einstein, e demitiu-se do cargo de professor universitário.
Em 1924, seis meses após o Putsch da Cervejaria em Grossdeutsche Zeitung jornal publicou um artigo de Lenard e Stark, "Hitler e o espírito da ciência." Os autores compararam Hitler com tais gigantes da ciência como Galileu, Kepler, Newton e Faraday ( "Que felicidade, que o gênio em carne viva entre nós! "), e também elogiou o gênio Aryan e condenou a sua decomposição Judaísmo.
De acordo com Lenard e Stark, ciência perniciosa influência judaica se manifestou em novas áreas da física teórica - quantum mecânica e teoria da relatividade, exigindo rejeição de velhas idéias e use um complexo e desconhecido matemática aparelho.
Para a geração mais velha de cientistas, mesmo aqueles talentoso como Leonard, foi um desafio que poucos foram capazes de aceitar.
Lenard se opôs ao "judeu", isto é, a física teórica "ariana", que é experimental, e exigiu que a ciência alemã tem-se centrado no último. No prefácio do livro "Física Alemã", ele escreveu: "O físico alemão? - Pergunte às pessoas. Eu também poderia dizer que a física arianos, ou física nórdicos pessoas denunciantes física, física daqueles que fundaram o estudo da ciência natural ".
Por um longo tempo, "física ariana" Lenard e Stark permaneceu um fenômeno marginal, e diferentes física origem estavam envolvidos na Alemanha, a pesquisa teórica e experimental da mais alta nível.
Tudo mudou quando em 1933 se tornou chanceler da Alemanha Adolf Hitler. Einstein, que era naquele tempo nos Estados Unidos, se recusou a cidadania alemã e membro da Academia de Ciências e presidente da Academia, Max Planck saudou a decisão: "Apesar da profunda abismo entre nossos pontos de vista políticos, a nossa amizade pessoal sempre permanecerá inalterada", - assegurou Einstein de pessoal correspondência. No entanto, alguns membros da Academia foram irritado com o fato de que Einstein não teve tempo demonstrativamente excluídos.
Logo Johannes Stark tornou-se presidente do Instituto de Física-Técnica e da Fundação Alemã de Pesquisa. Durante o próximo ano, a Alemanha deixou um quarto de todos os físicos e físicos teóricos metade.