Головна » Статті » Наука » Фізика

Альберт Ейнштейн

Альбе́рт Ейнште́йн[— (1879, Ульм — 1955, Прінстон, США) — один з найбільш визначних фізиків 20 століття. Лауреат нобелівської премії 1921-го року.

Альберт Ейнштейн народився 14-го березня 1879-го року в німецькому місті Ульм в єврейській родині. Мешкав у Швейцарії1893), Німеччині (з 1914) і США1933). Створив спеціальну (1905) і загальну (19071916) теорії відносності; відкрив закон взаємозв'язку маси і енергії (див. E=mc²). Автор основоположних праць з квантової теорії: ввів поняття фотона, встановив закони фотоефекту, основний закон фотохімії (закон Ейнштейна), передбачив (1916) вимушене випромінювання. Розвинув статистичну теорію броунівського руху, заклавши основи теорії флуктуацій, створив квантову статистику Бозе—Ейнштейна. З 1933 р. працював над проблемами космології і єдиної теорії поля.

У 30-і роки емігрував з Німеччини в США і пізніше на знак протесту проти націонал-соціалізму відмовився від німецького громадянства і вийшов із складу Прусської і Баварської Академій наук. Також виступав проти війни, в 1940-х — проти застосування ядерної зброї. У 1940 р. підписав лист президентові США про небезпеку створення ядерної зброї в Німеччині. Гаряче підтримував ідею створення єврейської держави.

Ранні роки

Альберт Ейнштейн у віці 4-х років

Альберт Ейнштейн народився 14 березня 1879 р. в німецькому місті Ульмі в незаможній єврейській сім'ї Германа і Пауліни Ейнштейн. Герман Ейнштейн (1847—1902), маючи непересічні математичні здібності, володів невеликим підприємством, але постійно стояв на межі банкрутства. Мати, Пауліна (уродж. Кох, 1858—1920) походила з сім'ї забезпеченого торговця кукурудзою Юліуса Дерцбахера (у 1842 році змінив прізвище на Кох) і Йетти Бернхаймер [2]. У Ейнштейна була молодша сестра Марія (Майя, 1881—1951). Будинок, в якому народився вчений, був зруйнований під час бомбардувань 1944 року і не був відновлений. Збереглася міська реєстраційна книга, в якій записано: «До чиновника міського реєстраційного бюро, що підписався нижче, сьогодні з'явився знайомий йому в обличчя комерсант Герман Ейнштейн, іудейського віросповідання, що проживає в Ульмі на Бронгофштрассе, 135.»

Альберт Ейнштейн у віці 14-ти років

Будучи дитям нерелігійних батьків, Альберт Ейнштейн відвідував католицьку початкову школу в Мюнхені і до 12-ти років був досить глибоко віруючим підлітком, хоча і не розмежовував християнське й іудейське віровчення [3]. Однак, читання науково-популярних книг незабаром зробило його вільнодумцем і назавжди породило в нім недовіру до авторитетів [4].

Хлопчик зростав замкнутим і нетовариським і не демонстрував яких-небудь значних успіхів в школі. Поширеною є думка, що в дитинстві Альберт Ейнштейн був не здібний до навчання. Як докази наводяться низькі показники, які він демонстрував у школі, а також той факт, що майбутній геній вельми пізно почав ходити і говорити. Проте така точка зору заперечується багатьма дослідниками біографії Альберта Ейнштейна. Дійсно, вчителі критикували Ейнштейна за повільність і погану успішність, проте пояснення низької успішності і труднощам в навчанні Ейнштейна слід шукати не в лінощі або поганих здібностях учня, а в елементарній скромності, несприйнятті застарілих педагогічних методів, що застосовувалися в німецьких школах кінця XIX-початку XX століть, можливій дислексії або специфічній структурі мозку Ейнштейна.

Коли Альберту було п'ять років, його батько вперше показав йому компас. Це перше враження від знайомства з технікою у Ейнштейна збереглося на все життя і, як він сам визнавав, визначило його захоплення всілякими механізмами і наукою. У 1889 р. знайомий студент-медик познайомив Ейнштейна з класичною філософією, зокрема, з «Критикою чистого розуму» Іммануїла Канта. Твори Канта також у значній мірі спонукали майбутнього вченого до вивчення математики, фізики і філософії. Крім того, в дитинстві під тиском матері він з шести років почав займатися грою на скрипці. Захоплення музикою також зберігалося у Ейнштейна впродовж усього життя, і у 1908 він навіть виступав у квінтеті музикантів-аматорів (спільно з математиком, поліцейським, юристом і палітурником). Вже перебуваючи в США у Прінстоні, у 1934 Альберт Ейшнтейн дав доброчинний концерт Моцарта для скрипки на користь учених і діячів культури, що емігрували з нацистської Німеччини.

Навчаючись в Луїтпольськой гімназії, Альберт Ейнштейн вперше звернувся до самоосвіти: у віці 12 років в 1891 р. він почав самостійно вивчати математику за допомогою шкільного підручника з геометрії. Хоча часто стверджується, ніби Ейнштейн був некомпетентним в математиці, але це також не відповідає дійсності. У гімназії він вже був у числі перших учнів з вивчення точних наук, проте укорінена система механічного заучування матеріалу що вивчається, яка, як він сам вважав, завдає шкоди самому духу навчання і творчому мисленню, як і відносно тиранічне ставлення вчителів до учнів викликало у Альберта Ейнштейна неприйняття, тому він часто сперечався зі своїми викладачами, що продовжували вважати його безперспективним учнем.

Після остаточного розорення батька сімейства в 1894 р. Ейнштейни переїхали з Мюнхена до Італії в Павію поблизу Мілана. Сам Альберт залишався в Мюнхені ще деякий час, щоб закінчити всі шість класів гімназії. Не отримавши атестата зрілості, в 1895 р. він приєднався до своєї сім'ї в Мілані. Восени 1895 р. Альберт Ейнштейн прибув до Швейцарії, щоб скласти вступні іспити у Вище технічне училище (eidgenцssische Technische Hochschule) в Цюріху і стати викладачем фізики. Блискуче проявивши себе на екзамені з математики, він в той же час провалив іспити з ботаніки і французької мови, що не дозволило йому вступити до Цюріхського Політехнікуму. Проте директор училища порадив молодій людині поступити у випускний клас школи в Аарау (Швейцарія), щоб отримати атестат і повторити вступ.

Атестат Альберта Ейнштейна в Аарау (оцінки по шестибальній шкалі)

У Аарау Альберт Ейнштейн присвячував свій вільний час вивченню електромагнітної теорії Максвелла. У вересні 1896 р. він вельми успішно здав все, за винятком екзамену з французької мови, випускні іспити в кантональній школі Аарау і отримав атестат, а в жовтні 1896 р. був прийнятий у Вище технічне училище (так званий Політехнікум; нім. eidgenцssische Technische Hochschule) в Цюріху на педагогічний факультет. Тут він познайомився зі своєю майбутньою дружиною, сербською студенткою факультету медицини Мільовою Маріч. У цьому ж році Ейнштейн відмовився від свого громадянства і став апатридом. Щоб отримати швейцарське громадянство, йому потрібно було сплатити 1000 швейцарських франків, проте тяжке матеріальне положення його сім'ї не дозволило йому зробити це під час навчання.

Стиль і методика викладання в Політехнікумі виявляли істотні відмінності із закостенілою і авторитарною прусською школою, тому подальше вчення давалося Альберту куди простіше. Проте певні труднощі все ж виникали. Зокрема, за роки навчання в Цюріху у Ейнштейна гранично ускладнилися стосунки з завідувачем кафедри фізики професором В. Г. Вебером (тезкою знаменитого фізика Вільгельма Едуарда Вебера). Вебер, цікавий лектор і обдарований експериментатор, залишався занадто консервативним в своєму неприйнятті нових теорій в електротехніці. Зокрема, Вебер негативно відносився до теорії поля Максвелла, будучи прибічником концепції дальнодії, і в цьому плані у нього виникали розбіжності з молодим учнем, який цікавився працями Майкельсона і незалежно, не знаючи про досліди Майкельсона, запропонував власну інтерференційну методику, але через незгоду викладача так і не зміг провести задумані ним досліди.

Початок наукової діяльності

У 1900 Ейнштейн закінчив Політехнікум, отримавши диплом викладача математики і фізики. Хоча його успішність не була зразковою, проте він серйозно зацікавився цілим рядом наук, у тому числі геологією, біологією, історією культури, літературознавством, політичною економією. Хоча в наступному, 1901 року Ейнштейн отримав і громадянство Швейцарії, але аж до весни 1902 не міг знайти постійне місце роботи, лише підробляв, замінюючи вчителя у Вінтерурі. У армію він покликаний не був через плоскостопість і розширення вен. Унаслідок відсутності заробітку Альберт Ейнштейн буквально голодував, не приймаючи їжу по декілька днів підряд. Згодом це стало причиною хвороби печінки, що нагадувала про себе до кінця життя.

Не зважаючи на проблеми, що переслідували його в 1900—1902 рр., Ейнштейн знаходив час для подальшого вивчення фізики. У 1901 р. берлінські «Аннали фізики» опублікували його першу статтю «Наслідки з явища капілярності» (Folgerungen aus den Capillaritatserscheinungen), присвячену аналізу сил притягання між атомами рідин, проведеному на основі вивчення капілярного ефекту.

На деякий час Ейнштейнові удалося влаштуватися вчителем математики і фізики в Шафхаузені, в пансіонаті для іноземців, що поступали у вищі навчальні заклади Швейцарії. Один з друзів Ейнштейна, математик Марсель Гроссман, що був одночасно і батьком одного з його учнів, рекомендував Ейнштейна на посаду експерта третього класу у федеральне Бюро патентування винаходів з окладом 3500 франків в рік. Великий фізик працював в Бюро патентів Швейцарії з липня 1902 по жовтень 1909, займаючись переважно патентуванням винаходів, пов'язаних з електромагнетизмом. З 1903 він був постійним працівником Бюро. Характер роботи дозволяв Ейнштейнові присвячувати вільний час дослідженням в області теоретичної фізики.

6 січня 1903 Ейнштейн одружився на двадцятисемирічній Мільові Маріч. Вплив Мільови Маріч, дипломованого математика, на праці її чоловіка до нашого часу залишається нерозв'язаним питанням. Проте, їх шлюб був швидше інтелектуальним союзом, і сам Альберт Ейнштейн називав свою дружину «творінням, рівним мені, настільки сильним і незалежним, як і я». Між Ейнштейном і Маріч завжди існувала певна відстань, оскільки великий учений часто мав потребу проводити час наодинці для здійснення своїх досліджень. Цікаво, що радянський фізик Абрам Федорович Йоффе, особисто знайомий з Ейштейном, назвав останнього в некролозі Ейнштейном-Марічем, і цей факт часто наводиться як доказ спільності наукової діяльності видатного фізика і його дружини. Проте, висловлюються припущення, що Йоффе додав до прізвища Ейнштейна прізвище його дружини лише тому, що вважав це традицією, прийнятою в Швейцарії.

«Рік чудес». Спеціальна теорія відносності

Ще в 1904 «Аннали фізики» отримали від Альберта Ейнштейна ряд статей, присвячених вивченню питань статистичної механіки і молекулярної фізики. Вони були опубліковані у 1905 році, відкривши так званий «Рік чудес» (лат. annus Mirabilis), коли чотири статті Ейнштейна зробили революцію в теоретичній фізиці, давши початок теорії відносності яка була розроблена на підставі теорії відносності в геометрії, створеній Миколою Лобачевським, (у якій Ейнштейн замінив частки подіями і розглядав «матерію» не як частину кінцевого матеріалу світу, але просто як зручний спосіб зв'язування подій воєдино) і перевернувши уявлення про фотоефект і броунівський рух. Фізичне співтовариство в цілому згідно з тим, що три з них заслуговували на Нобелівську премію, яка у результаті дісталася Ейнштейнові лише за роботу з фотоефекту — досить примітний факт, якщо врахувати, що учений краще всього відомий саме завдяки своїй теорії відносності, тоді як йому так і не вдалося узгодити її положення з квантовою механікою.

Загальна теорія відносності

Опублікована в 1915 році загальна теорія відносності розширила область застосування постулатів спеціальної теорії відносності на неінерційні системи відліку, включивши в себе також теорію гравітації. Загальна теорія відносності ґрунтується на принципі еквівалентності й розглядає викривлення в просторі-часі. Теорія відкрила шлях до побудови теорії Всесвіту — космології.

[ред.] Статистика Бозе-Ейнштейна

У 1924 молодий індійський фізик Шатьєндранат Бозе в короткому листі звернувся до Ейнштейна з проханням допомогти в публікації статті, в якій висував припущення про те, кванти світла суттєво нерозрізнимі, а, отже, підкоряються іншій статистиці, ніж класичні частинки. Ейнштейн прийшов до висновку, що цю ж статистику можна використовувати також щодо атомів і молекул. У 1925 Ейнштейн опублікував статтю німецькою, в якій викладав модель Бозе, застосовну до систем тотожних часток з цілим спіном, званих бозонами. На підставі даної квантової статистики, відомої нині як статистика Бозе-Ейнштейна, двоє фізиків ще в середині 20-их років теоретично обґрунтували існування принципово нового агрегатного стану речовини — конденсату Бозе-Ейнштейна.

Суть «конденсату» Бозе—Ейнштейна полягає в переході великого числа часток ідеального бозе-газу в стан з нульовим імпульсом при температурах, що наближаються до абсолютного нуля, коли довжина хвилі де Бройля теплового руху часток і середня відстань між цими частками зводяться до одного порядку. Починаючи з 1995, коли перший подібний конденсат був отриманий в університеті Колорадо, учені експериментально підтвердили можливість існування конденсатів Бозе—Ейнштейна для систем із водню, літію, натрію, рубідію і гелію. Автентичні начерки даної теорії, виконані Ейнштейном, були виявлені в бібліотеці Лейденського університету в серпні 2005.

Займаючись розробкою статистики Бозе-Ейнштейна, Альберт Ейнштейн одночасно сприяв Ервіну Шредінгеру в розробці теорії, яка пояснювала властивості хвиль де Бройля з позицій класичної механіки, що відповідало статистиці Больцмана. В той же час, Ейнштейн вважав, що дослідження в даному напрямі поєднання класичної і квантової моделей ідеального газу менш перспективні, ніж подальший розвиток статистики Бозе—Ейнштейна, тому відмовився від співавторства.

[ред.] Еміграція

У міру наростання економічної кризи у Веймарській Німеччині посилювалася політична нестабільність, що сприяла посиленню антисемітських і націоналістичних настроїв. В результаті, посилилося і цькування одного з найбільших учених сучасності з боку антисемітських і консервативних кругів, званих самим Ейнштейном «Компанією теорії антивідносності ltd». Після приходу до влади нацистів у 1933 фізик покинув Німеччину назавжди, виїхавши в Сполучені Штати Америки. Незабаром на знак протесту проти злочинів фашизму він відмовився від німецького громадянства і членства в Прусській і Баварській Академіях наук.

Після переїзду в США Альберт Ейнштейн отримав посаду професора фізики у недавно створеному інституті фундаментальних досліджень в Прінстоні, штат Нью-Джерсі. У Прінстоні він продовжував роботу над дослідженням проблем космології і створенням єдиної теорії поля, покликаною об'єднати теорію гравітації та електромагнетизм. У США Ейнштейн миттєво перетворився на одну з найвідоміших і шанованих людей країни, отримавши репутацію геніального ученого в історії, а також уособлення образу «розсіяного професора» і інтелектуальних можливостей людини взагалі. Щодня він отримував безліч листів всілякого вмісту. Будучи дослідником природи зі світовим ім'ям, він залишався доступним, скромним, невимогливим і привітною людиною.

Фізик, що перевернув уявлення людства про Всесвіт, Альберт Ейнштейн помер 18 квітня 1955 о 1 годині 25 хв. в Прінстоні від аневризми аорти. Не сприймаючи жодних форм культу особи, він заборонив пишне поховання з гучними церемоніями, для чого побажав, щоб місце і час поховання не розголошувалися. 19 квітня 1955 без широкого розголосу відбулися похорони великого ученого, на яких були присутніми всього 12 найближчих друзів. Його прах був спалений в крематорії Юїнг-Симтері, а попіл розвіяний за вітром.

Категорія: Фізика | Додав: varyatco (13.08.2010)
Переглядів: 742 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]