Алберт Айнщайн
Кратка история на химията
Айнщайн (Айнщайн), Алберт
Шестнадесет Айнщайн бил поразен от атмосферата на свобода и култура, което е намерил в Италия. Въпреки дълбоки познания по математика и физика, придобити главно чрез самообучение и възраст независимо мислене, Айнщайн не е избрано професия. Бащата настоя, че синът му е избрал поле на инженеринг и в бъдеще може да подобри несигурното финансово положение на семейството. Айнщайн опита да подаде приемния изпит за федерален технологичен институт в Цюрих, за допускане до която сертификатът не се изисква за завършено средно образование. Поради липсата на достатъчно подготовка, той не е успял изпитите си, но директорът на училища, оценяване математически способности Айнщайн го изпраща в Аарау, двадесет мили западно от Цюрих, че той завършва гимназия там. Година по-късно, през лятото на 1896 г., Айнщайн премина успешно приемните изпити за федерален технологичен институт. В Аарау, Айнщайн процъфтява, наслаждавайки се на близък контакт с учителите и либерален дух, който царуваше в гимнастическия салон. Всичко продължи да го предизвика толкова дълбока опозиция, че той е подал официална молба за оттегляне на германския гражданство, на който баща му се съгласи с голяма неохота.
Една от тези творби е посветена на обяснението на Брауново движение - на случаен зиг-заг движение на частици, суспендирани в течност. Einstein движение свързва частиците наблюдава в микроскоп, с сблъсъци на тези частици с невидими молекули; Освен това, както се прогнозира, че наблюдението на Брауново движение ви позволява да се изчисли масата и броя на молекули в даден обем. Няколко години по-късно тя бе потвърдена от Жан Перин. Тази работа на Айнщайн е особено важно, тъй като съществуването на молекулите, които се считат за не повече от удобна абстракция, докато все още е под въпрос.
В друго проучване препоръчва обяснение на фотоелектричния ефект - емисии повърхност електрон метал под действието на електромагнитно излъчване в ултравиолетовата или всеки друг обхват. Филип Ленард модел предполага, че светлината чук електрони от металната повърхност. И се предполага, че когато осветеността на повърхността по-ярка светлина, електроните трябва да се отклонява с по-висока скорост. Но експерименти са показали, че прогнозата е грешна Ленард. В същото време, през 1900 г. Макс Планк е в състояние да опише радиация, излъчвана от горещи тела. Той взе радикално хипотеза, че излъчваната енергия не е непрекъсната, а отделни части, които се наричат фотони. Физическата смисъла на квантовата остава неясна, но величината на квантовата е продукт на определен брой (константа на Планк) и честотата на излъчване.
идея на Айнщайн е била да се установи съответствие между фотона (квант електромагнитна енергия) и енергията на електрон изхвърля от повърхността на метала. Всеки фотон чука електрон. Кинетичната енергия на електрона (енергия, свързани с неговата скорост) е равен на оставащия на фотонна енергия минус части от тях, които похарчени за нещо, за да се извлече електрон от метална енергията. Художниците светлината, толкова по-голям броят на фотоните и повече електрони, изхвърлени от металната повърхност, но не и на скоростта. Бързи електрони могат да бъдат получени чрез насочване на радиация към металната повърхност с по-голяма честота, тъй като радиация фотони съдържат повече енергия. Айнщайн предложил друг смел хипотеза, което предполага, че светлината има двойствена природа. Както показва се проведе през вековете оптични експерименти, светлината може да се държи като вълна, но, както се вижда от фотоелектричния ефект и като поток от частици. Правилността на предложеното тълкуване на фотоелектричния ефект на Айнщайн е многократно потвърдена експериментално, не само за видимата светлина, но и за рентгенови и гама-лъчи. През 1924 г. Луи De Broglie се още една стъпка в превръщането на физиката, приемайки, че свойствата на вълната не само светлина, но също материалните обекти, като електрони. Идеята на дьо Бройл също намери експериментално потвърждение и полага основите на квантовата механика. работата на Айнщайн направи възможно да се обясни на флуоресценцията, фотойонизация и загадъчен изменението на специфичната топлина на твърдите вещества при различни температури.
Заключенията, направени от тези предположения, промениха нашето разбиране на пространството и времето: не материален обект може да се движи по-бързо от светлината; от гледна точка на неподвижен наблюдател, размерът на движещ се обект се намалява по посока на движението, както и масата на увеличения на обектите, така че скоростта на светлината е една и съща за движещи се и неподвижни наблюдатели, движещи се часовник трябва да мине по-бавно. Дори и на концепцията за стационарност е обект на задълбочен преглед. Предложение или почивка винаги е дефиниран по отношение на някои наблюдатели. Наблюдателят, езда кон на движещ се обект е неподвижен спрямо обекта, но може да се движи по отношение на всеки друг наблюдател. Тъй като времето се превръща в същото относително променливата като пространствените координати X, Y и Z, понятието синхронизация също става относително. Две събития, които изглеждат едновременно на един наблюдател, могат да бъдат разделени във времето от гледна точка на другата. Сред другите находки, което води до специалната теория на относителността, която заслужава вниманието на еквивалентността на масата и енергията. Маса m представлява един вид "замразени" енергия E, който е свързан с отношението Е = MC 2. когато с - скоростта на светлината. Така светлинна емисия на фотони се случва за сметка на намаляване на източника на маса.
Релативистично ефекти обикновено са пренебрежимо малки при обикновени скорости, стават значителни само при големи характерни атомни и субатомни частици. загуба на тегло, свързани с излъчване на светлина е изключително малка, и обикновено не може да се измери дори от най-чувствителната химически баланс. Въпреки това, специална теория на относителността оставя да се обясни такива характеристики на процеси в атомна и ядрена физика, които дотогава остава неясно. Почти четиредесетгодина след създаването на теорията на относителността физика, който е работил по атомната бомба, ние бяхме в състояние да изчислят размера отделя през експлозия на енергия въз основа на дефект (намаляване) на масата в разделянето на уранови ядра.
След големи усилия, за Айнщайн успели през 1915 да се създаде обща теория на относителността отива далеч отвъд специалната теория, в която движението трябва да е единна, и относителната скорост постоянна. Относителността да покрие всички възможни движения, включително ускорено (т.е., появяващи се при променлива скорост). По-рано доминиращи механици, с произход от работата на Isaaka Nyutona (XVII век.), Се превръща в специален случай, удобно да се опише движението на сравнително ниски скорости. Айнщайн трябваше да замени много от понятията, въведени от Нютон. Тези аспекти на Нютоновата механика, като идентификацията на гравитационното и инерционни, му е причинил безпокойство. Според Нютон, телата се привличат, дори ако те са разделени от огромни разстояния, както и на силата на гравитацията, или гравитацията, се прилагат незабавно. Гравитационната маса е мярка за силата на привличане. Що се отнася до движението на тялото под влиянието на тази сила, а след това се определя от инерционна маса на тялото, което характеризира способността на тялото да се ускори действието на тази сила. попита Айнщайн защо тези две маси съвпадат.
Той произвежда така наречените "мислен експеримент." Ако човек се пада свободно в кутията, като асансьор, пусна ключовете, те няма да са паднали на пода асансьора, човекът и ключовете ще спаднат с една и съща скорост и ще запази позициите си спрямо друга. Това се е случило с някакво мнимо точка в пространството, далеч от всички източници на гравитацията. Един приятел на Айнщайн отбеляза за такава ситуация, че лицето, в асансьора не може да каже дали той е в гравитационно поле, или се движи с постоянно ускорение. принцип на Айнщайн за еквивалентност, се посочва, че гравитационните и инерционните ефекти неразличими обяснени съвпадение гравитационно и инерционно маса в Нютоновата механика. тогава Айнщайн удължен картина чрез разширяването му към светлината. Ако лъч светлина преминава през "хоризонтално" кабината на асансьора, тъй като асансьорът падне, изходният отвор е по-голямо разстояние от пода, отколкото на входа, както и в момента е необходимо лъча да преминават през от стена до стена на асансьорната кабина успее се движат в продължение на известно разстояние. Наблюдателят в асансьора ще се види, че светлинният лъч е усукан. За Айнщайн, това означава, че в реалния свят светлинните лъчи се наведе, тъй като те преминават върху достатъчно малко разстояние от масивно тяло.
Обща теория на относителността заменя Нютоновата гравитационно привличане на телата spatiotemporal математическо описание на това как масивните тела влияят на характеристиките на пространството около тях. Според тази гледна точка, тялото не привличат помежду си, и промяна на пространство-времето геометрия, която определя движението на телата, преминаващи през него. Както Айнщайн е казал, колега, американски физик J .. А. Уилър, "пространство казва значение как тя се движи, и материята казва пространство как да го крива."
Но по това време, Айнщайн не е работил само на теорията на относителността. Така например, през 1916 г. той въвежда понятието за квантова теория на стимулирана емисия. През 1913 г. Niels Бор разработен модел на атома. в който електроните се въртят около централното ядро (отворени няколко години по-рано Ърнест Ръдърфорд) в орбити, които отговарят на определени квантови състояния. Според модела на Бор на атома излъчва радиация, когато електроните, които са паднали в резултат на възбуждане на по-високо ниво на долната част на гърба. Разликата между нивата на енергия е равна на енергията, погълната или излъчват фотони. Възбудените електрони се върнат към по-ниски нива на енергия е случаен процес. Айнщайн предполага, че при определени условия, в резултат на възбуждане електроните могат да се движат до определено ниво на енергия, а след това, като лавина, за да се върнете към по-ниска, т.е. това е процес, който лежи в основата на работата на съвременните лазери.
Въпреки, че специална и обща теория на относителността е твърде революционно за да получат незабавно признаване, те са получили редица потвърждения скоро. Един от първите беше обяснението на прецесията на орбитата на Меркурий, който не може да бъде напълно изяснен в рамките на Нютоновата механика. По време на пълно слънчево затъмнение през 1919 г., астрономите са успели да се наблюдава една звезда, слънцето скрито зад ръба. Това показва, че светлинните лъчи се наведе от гравитационното поле на Слънцето. Световната слава дойде на Айнщайн, когато докладите за наблюдение на слънчевото затъмнение през 1919 г. се разпространява по целия свят. Относителността се превърна в позната дума. През 1920 г. Айнщайн става гостуващ професор в университета в Лайден. Въпреки това, в Германия, той е бил нападнат заради неговите анти-милитаристичен нагласи и революционни физични теории, които не са били в двора на определена част от колегите си, сред които са няколко антисемити. работата на Айнщайн, те са били наричани "еврейската физика", твърдейки, че неговите резултати не отговарят на високите стандарти на "арийската наука." И в 20-те години. Айнщайн остава убеден пацифист и активно подкрепя мироопазващите усилия на Обществото на народите. Айнщайн е бил привърженик на ционизма и положи големи усилия за създаване на Еврейския университет в Йерусалим през 1925 г.
През 1922 г. Айнщайн е награден с Нобелова награда за физика през 1921 г. "за неговите услуги за теоретична физика, и по-специално за неговото откритие на закона за фотоелектричния ефект." "Закон на Айнщайн се превръща в основа на фотохимия, както и закона на Фарадей - основа на електрохимия", - каза той по време на представянето на новия лауреат Сванте Арениус от Шведската кралска академия. Съгласявайки се предварително на словото в Япония, Айнщайн не успя да присъства на церемонията и своята Нобелова лекция чете само година след възлагането му.
Докато повечето физици бяха склонни да приемат квантовата теория, Айнщайн все не успя да отговори на последиците, до които го доведоха. През 1927 г. той изрази несъгласието си с статистическата интерпретация на квантовата механика на Бор и Макс Борн. Според тази интерпретация на принципа на причинно-следствената връзка не е приложим за субатомните явления. Айнщайн е бил дълбоко убеден, че статистиката е нищо повече от един път, и че основната физична теория не може да бъде статистически характер. Според Айнщайн, "Бог не си играе на зарове" с вселената. Докато привържениците на статистическата интерпретация на квантовата механика, отхвърлени физическите модели на ненаблюдавани явления, Айнщайн смята, че теорията на непълна, ако не може да ни даде "реалното състояние на физическата система, нещо, което обективно съществува и признава (поне по принцип) описание на физическа гледна точка." До края на живота си, той се стреми да изгради единна теория на полето, което може да се покаже квантовата явления на релативистката описание на природата. За изпълнение на тези планове Айнщайн не успяха. Той многократно е влязла в разговори с Бор за квантовата механика, но те само служи за засилване на позицията на Бор.
След Втората световна война, шокира ужасните последици от използването на атомни бомби срещу Япония и всичко, ускоряване на надпреварата във въоръжаването, Айнщайн става горещ привърженик на света, като се има предвид, че в сегашните условия на война биха представлявали заплаха за самото съществуване на човечеството. Малко преди смъртта си, той сложи подписа си под жалбата на Бертран Ръсел, адресирано до правителствата на всички страни, като ги предупреждава за опасността от водородна бомба и призовава за забрана на ядрени оръжия. Айнщайн се застъпи за свободен обмен на идеи и отговорно използване на науката за благото на човечеството.
Първата му съпруга, Милева Марич Айнщайн е бил съученика си в федерален технологичен институт в Цюрих. Двамата се оженили през 1903 г., въпреки яростната съпротива на родителите си. От този брак, Айнщайн е имал двама сина. След пет години разлика през 1919 г., разведена двойка. През същата година Айнщайн женен, с братовчед му Елза, вдовица с две деца. Елза Eynshteyn починал през 1936 г. В свободното си време Айнщайн обичал да слушате музика. Той започна да се научим да свири на цигулка, когато е бил на шест години, и продължи да играе за цял живот, понякога в един ансамбъл с други физици, като Макс Планк. който беше отличен пианист. Обичаше и яхтинг. Айнщайн смята, че плавате необичайно насърчава отражение върху физическите проблеми. В Принстън, той се превръща в местна забележителност. Той е известен като един физик със световна известност, но и за всичко, което е един вид, скромен, приветлив и донякъде ексцентричен човек, с когото можете да срещнете на улицата. Айнщайн умря в Принстън от аортна аневризма.
Най-известните учени на XX век. и един от най-великите учени на всички времена, Айнщайн обогатен физика с присъщите само на него силата на прозрение и несравнима игра на въображението. От детството, той възприема света като хармонично цяло познаваем "стои пред нас като една голяма и вечните тайни." По собственото му признание, той вярва в "Сам Бог на Спиноза в хармонията на всичко, което съществува." Именно този "космически религиозно чувство" предизвика Айнщайн, за да обясни характера на търсене с помощта на системата, която ще има много красота и простота.
Сред услугите, предоставяни на Айнщайн много отличия, беше предложение да стане президент на Израил, който през 1952 г., Айнщайн отказал. В допълнение към Нобелова награда, той е получил много други награди, включително и на Copley медал на Кралското дружество (1925), както и медал Франклин Франклин институт (1935). Айнщайн е бил почетен доктор на много университети и член на водещите научни академии по света.
Свързани статии