Come Albert Einstein ha combattuto per il mondo europeo e fisica teorica
Formare / / December 19, 2019
Agli inizi del XX secolo nel campo della fisica sono state fatte scoperte enormi, alcuni dei quali appartenuti a Albert Einstein, il creatore della teoria della relatività generale.
Gli scienziati sono sull'orlo di una visione completamente nuova dell'universo, che è richiesto di loro coraggio intellettuale, pronti per immergersi nella teoria e le competenze per affrontare complesse apparato matematico. Chiamatela ricevuto, non tutti, e, come accade, il dibattito scientifico sovrapposto differenze politiche causate dalla prima Prima Guerra Mondiale, Poi - l'avvento al potere di Hitler in Germania. Einstein e subito dimostrato una cifra attorno chiave che ha rotto la lancia.
Einstein contro tutti
La prima guerra mondiale è stato accompagnato da un aumento improvviso patriottico tra la popolazione degli Stati parti, compresi gli scienziati.
In Germania nel 1914, 93 scienziati e artisti, tra cui Max Planck e Fritz Haber Wilhelm Roentgen, ha pubblicato un manifesto, esprime pieno sostegno al governo e la guerra, che conduce: "Noi, i rappresentanti della scienza e dell'arte tedesca, di dichiarare tutti culturale di protesta mondiale contro menzogne e calunnie, che i nostri nemici stanno cercando di contaminare la cosa giusta in Germania è stata inflitta una lotta pesante per esistenza.
<...> Senza militarismo tedesco cultura tedesca sarebbe stata distrutta molto tempo fa sul nascere. militarismo tedesco è un derivato della cultura tedesca, e lui è nato in un paese che, come nessun altro paese al mondo sottoposto a per secoli, saccheggio raid ".Tuttavia ho trovato uno scienziato tedesco, che ha parlato con forza contro queste idee. Albert Einstein pubblicato nel 1915 un ritorno manifesto "europei": "Mai prima d'ora dalla fine della guerra non aveva violato l'interazione delle culture. <...> Il dovere degli europei che hanno l'istruzione e la buona volontà - non permettersi di dare in Europa ". Tuttavia, questo appello, fatta eccezione per l'Einstein ha firmato solo tre persone.
scienziato tedesco Einstein divenne a poco tempo fa, anche se nato in Germania. Scolastico si è laureato in Svizzera, e poi quasi dieci anni, diverse università europee gli hanno rifiutato l'ammissione al lavoro. Ciò è in parte dovuto al fatto come Einstein si rivolse a prendere in considerazione la sua candidatura.
Così, in una lettera a Paul Drude, il creatore della teoria degli elettroni dei metalli, ha prima sottolineato due errori nella sua teoria, e solo allora ha chiesto di prendere sul posto di lavoro.
Come risultato, Einstein ha dovuto accontentarsi in ufficio brevetti di Berna, e solo alla fine del 1909, è stato in grado di ottenere una posizione presso l'Università di Zurigo. E già nel 1913, Max Planck se stesso con il futuro premio Nobel per la Chimica Walther Nernst personalmente arrivato a Zurigo convincere Einstein a prendere la cittadinanza tedesca, trasferirsi a Berlino e diventare un membro della Accademia Prussiana delle Scienze e direttore dell'Istituto Fisica.
Il lavoro è stato per Einstein nel ufficio brevetti incredibilmente produttivo da un punto di vista scientifico. "Quando qualcuno camminava, ho spinto i suoi appunti in un cassetto e feci finta di essere impegnati nel lavoro di brevetto," - ha ricordato. 1905 è passato alla storia come scienza annus mirabilis"annus mirabilis".
Quest'anno nella rivista Annalen der Physik erano quattro articoli di Einstein, in cui era in grado di descrivere teoricamente moto browniano ha spiegato, utilizzando Planck idea di quanti di luce, effetto fotoelettrico, o emissione di elettroni da un effetto metallo quando irradiato con luce (in tale J. esperimento. J.. Thomson ha scoperto l'elettrone), e dare un contributo decisivo alla creazione della teoria della relatività ristretta.
Incredibile coincidenza: la teoria della relatività è apparso quasi in contemporanea con la teoria dei quanti, e altrettanto improvvisamente e irrevocabilmente cambiato i fondamenti della fisica.
Nel XIX secolo fu fermamente stabilito la natura ondulatoria della luce, e gli scienziati sono interessati nella struttura della sostanza, in cui si propagano le onde.
Nonostante il fatto che nessuno ha ancora visto l'aria (cosiddetta sostanza) direttamente, senza dubbio, che esiste e permea l'intero L'universo non si poneva: era chiaro che l'onda dovrebbe essere esteso a qualche mezzo elastico, simile ai cerchi da un sasso gettato nell'acqua: superficie di acqua nel punto di pietra incidenza comincia ad oscillare, e come è elastico, le vibrazioni vengono trasmesse al punto vicina da loro - alla vicina e così via. L'esistenza di oggetti fisici che non può essere visto con l'ausilio di strumenti disponibili, dopo la scoperta di atomi ed elettroni, troppo, non è una sorpresa.
Uno semplici domande che la fisica classica non riusciva a trovare una risposta, è stato: è interessato a se l'aria in corpi in movimento? Alla fine del XIX secolo alcuni esperimenti mostrano chiaramente che l'etere è completamente trascinato da corpi in movimento, e altri, e non meno di convincente - che è interessato solo in parte.
Cerchi nell'acqua - un esempio di onda in un mezzo elastico. Se nessun corpo mobile porta estere di un, la velocità della luce rispetto al corpo consisterà nella velocità della luce rispetto al etere e la maggior parte della velocità corpo. Se assolva pienamente estere (come avviene quando si sposta in un liquido viscoso), la velocità della luce rispetto al corpo è uguale alla velocità della luce rispetto al etere e non dipende dalla velocità della corpo.
fisico francese Louis Fizeau nel 1851 anni ha mostrato che l'estere di parzialmente interessato in un flusso di acqua in movimento. In una serie di esperimenti 1880-1887 americano Albert Michelson e Edward Morley, da un lato, confermata con maggiore precisione Fizeau conclusione e con l'altra - abbiamo scoperto che la Terra ruota intorno al sole, porta completamente l'etere lungo, cioè, la velocità della luce nel mondo non dipende da come si muove.
Per determinare come la terra si muove rispetto al etere, Michelson e Morley costruito un dispositivo speciale, un interferometro (cfr. schema seguente). La luce dalla sorgente cade sulla piastra semitrasparente, è parzialmente riflesso da uno specchio 1 e parzialmente passa allo specchio 2 (lo specchio sono equidistanti dalla piastra). Fasci riflessi dagli specchi, quindi reimmetterla su una piastra traslucida e da esso si incontrano in corrispondenza del rivelatore, in cui un modello di interferenza.
Quando la terra si muove rispetto al etere, ad esempio nella direzione dello specchio 2, allora la velocità della luce nelle direzioni orizzontale e verticale no corrispondenti, che dovrebbe portare ad uno spostamento di fase dell'onda riflessa da specchi differenti al rivelatore (ad esempio, come mostrato nel diagramma, in basso a destra). In realtà, lo spostamento non è stato osservato (cfr. In basso a sinistra).
Einstein contro Newton
Nel tentativo di comprendere il movimento di etere e propagazione della luce in esso Lorentz e matematico francese Henri Poincaré aveva suggeriscono che le dimensioni dei corpi in movimento cambiano rispetto alla dimensione fissa e, inoltre, il tempo di corpi in movimento scorre più lentamente. E 'difficile immaginare - e Lorentz considerato queste ipotesi più come un trucco matematico che a effetto fisico - ma potranno concordare meccanica, teoria elettromagnetica della luce ei dati sperimentali.
Einstein in due articoli nel 1905 potrebbe, sulla base di considerazioni intuitive per creare una teoria coerente, in cui tutti questi effetti sorprendenti sono il risultato di due postulati:
- velocità della luce è costante e non dipende da come la fonte di spostamento e il ricevitore (ed è approssimativamente uguale a 300.000 km / s);
- a qualsiasi sistema fisico leggi fisiche sono le stesse indipendentemente dal fatto che si muove senza accelerazione (a qualsiasi velocità) oa riposo.
E ha portato il più noto formula fisica - E = mc2! Inoltre, a causa del movimento del primo etere postulato cessato avere un valore Einstein semplicemente abbandonata - la luce può propagarsi nel vuoto.
L'effetto della dilatazione dei tempi, in particolare, conduce al famoso "paradosso dei gemelli". Se uno dei due gemelli, Ivan, viene inviato su un veicolo spaziale per le stelle, e la seconda, Peter, è ancora in attesa di lui sulla terra, dopo ritorno scopre che Ivan era invecchiato meno di Pietro, perché il tempo per lui di muoversi nave spaziale veloce scorreva più lentamente Terra.
Questo effetto, così come altre differenze tra la teoria della relatività dalla meccanica ordinaria, mostrato solo a un enorme velocità, paragonabile alla velocità della luce, e quindi non abbiamo mai li incontrato nella loro quotidiana vita. Per velocità normale con cui ci incontriamo nel mondo, la frazione v / c (richiamo, c = 300.000 chilometri al secondo) si differenzia molto poco da terra, e torniamo a un mondo familiare e confortevole della meccanica della scuola.
Tuttavia, gli effetti della relatività devono essere considerati, per esempio, durante la sincronizzazione di clock dei satelliti GPS, con sistema terrestre per il sistema di posizionamento sul lavoro preciso. Inoltre, il rallentamento effetto tempo è la ricerca di particelle elementari. Molti di loro sono instabili e in un tempo molto breve trasformato in altro. Di solito, però, si muovono in fretta, e così il tempo prima di convertirli al punto dell'osservatore di vista è allungata, che permette loro di registrare e indagare.
La teoria della relatività nasce dalla necessità di conciliare la teoria elettromagnetica della luce con la meccanica rapidamente (e ad una velocità costante) di corpi in movimento. Dopo il trasferimento a Germania, Einstein completato la sua teoria della relatività generale (GR), che ha aggiunto ai fenomeni elettromagnetici e meccanici di gravità. Si è scoperto che il campo gravitazionale può essere descritto come una deformazione di spazio e di tempo da un corpo massiccio.
Una conseguenza della curvatura del GR è il percorso ottico quando la luce passa vicino una grande massa. Il primo tentativo di verifica sperimentale della relatività generale è stato che si terrà nell'estate del 1914 sotto la supervisione di un eclissi solare in Crimea. Tuttavia, la squadra tedesca di astronomi fu internato in connessione con la guerra. È in un certo senso salvato reputazione GRT perché al momento teoria conteneva errori e ha dato una previsione errata dell'angolo di deflessione del fascio.
Nel 1919, il fisico britannico Arthur Eddington durante l'osservazione eclissi solare sull'isola di Principe al largo della costa occidentale dell'Africa è stato in grado di confermare che la luce stella (è stato visto dal fatto che il sole non è stato eclissato), passando per il Sole è deviato da esattamente un angolo, che prevedono l'equazione Einstein.
Apertura Eddington fece Einstein una superstar.
Settimo giorno di novembre 1919, al culmine della Conferenza di Pace di Parigi, quando tutta l'attenzione, a quanto pare, dovrebbe essere incentrato su come il mondo sarà esiste dopo la prima guerra mondiale, il quotidiano londinese The Times è uscito con un editoriale: "La rivoluzione nella scienza: una nuova teoria dell'universo, le idee di Newton sconfitto. "
Reporters perseguiti Einstein ovunque, molesto richieste per spiegare la teoria della relatività in poche parole, e le sale, in cui Ha dato lezioni pubbliche, sono stati riempiti con (in questo caso, secondo i contemporanei, Einstein non era molto buono docente; gli studenti avevano poca comprensione dell'essenza della conferenza, ma ancora venuti a vedere una celebrità).
Nel 1921, assieme Einstein con un biochimico e il futuro inglese presidente di Israele Chaim Weizmann Sono andato su un giro di conferenze degli Stati Uniti per raccogliere fondi per sostenere gli insediamenti ebraici in Palestina. Secondo il New York Times, «Il Metropolitan Opera erano occupati tutti i posti dalla buca dell'orchestra all'ultimo galorki fila, centinaia di persone in piedi nei corridoi ". Corrispondente ha sottolineato: "Einstein parlava tedesco, ma desiderosi di vedere e sentire la persona, che completavano il concetto scientifico di l'universo con una nuova teoria di spazio, tempo e movimento, occupato tutti i posti a sedere sala. "
Nonostante il successo del pubblico in generale, la teoria della relatività comunità scientifica è stata accolta con grande difficoltà.
Dal 1910 al 1921 i colleghi progressisti volte dieci nominati Einstein per il Premio Nobel per la fisica, ma conservatori ogni volta che il comitato per il Nobel ha rifiutato, citando il fatto che la teoria della relatività non ha ancora ricevuto sperimentale sufficiente conferma.
Dopo la spedizione, Eddington tutto è cominciato a dare maggiore scandalo, e nel 1921, ancora non ha convinto i membri della commissione hanno una soluzione elegante - premio Einstein Premio, non ha menzionato la teoria della relatività, vale a dire: "Per i servizi alla fisica teorica e soprattutto per la sua scoperta della legge della fotoelettrica effetto. "
Fisica ariani contro Einstein
popolarità di Einstein in Occidente ha causato una reazione dolorosa di colleghi in Germania, che sono stati praticamente isolati dopo il manifesto militante del 1914 e la sconfitta nella prima guerra mondiale. Nel 1921, Einstein era solo lo scienziato tedesco che ha ricevuto un invito al mondo Solvay Congresso Fisica a Bruxelles (che, tuttavia, ignorato a favore di un viaggio negli Stati Uniti con Weizmann).
Allo stesso tempo, nonostante le differenze ideologiche, con la maggioranza dei colleghi patriottici Einstein è riuscito a mantenere relazioni amichevoli. Ma gli studenti e scienziati di estrema destra, Einstein ha guadagnato una reputazione come un traditore che bussa fuori strada scienza tedesca.
Uno dei rappresentanti di questa ala è stata Philipp Lenard. Nonostante il fatto che nel 1905 per uno studio sperimentale di elettroni, con conseguente effetto fotoelettrico, Lenard ha ricevuto il premio Nobel per la fisica, ha sempre sofferto per il fatto che il suo contributo alla scienza non è riconosciuto a sufficienza laurea.
In primo luogo, nel 1893, ha preso in prestito il tubo di scarico casalingo Roentgen, e nel 1895, Roentgen scoprì che i tubi a scarica emettono finora sconosciuto ai raggi scienza. Leonard è convinto che l'apertura dovrebbe almeno essere considerato come un comune, ma tutta la gloria della scoperta e il Premio Nobel per la Fisica nel 1901 è andato a un Roentgen. Lenard s'indignò e detto che i raggi madre, mentre la radiografia è solo una levatrice. In questo caso, a quanto pare, negli esperimenti decisivi X-ray tube Lenard ancora non utilizzata.
In secondo luogo, Lenard è stato molto offeso dal fisico britannico. Ha sfidato la priorità della scoperta dell'elettrone in Thomson e ha accusato lo scienziato britannico che si riferisce erroneamente al suo lavoro. Lenard ha creato un modello di atomo, che può essere considerato il precursore del modello di Rutherford, ma non è stato segnato in modo corretto. Non a caso, Leonard chiamato l'inglese una nazione di egoista e commercianti ingannevoli, ei tedeschi, al contrario - la nazione eroi e dopo la prima guerra mondiale, ha offerto di organizzare un Continental intellettuale britannico blocco.
In terzo luogo, Einstein è stato in grado di spiegare teoricamente l'effetto fotoelettrico, e Lenard nel 1913, prima ancora che la controversia relativa alla guerra, anche lo raccomandò per una cattedra. Ma il premio Nobel per la sua scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico nel 1921 ha dato un Einstein.
L'inizio degli anni '20 in generale erano un momento difficile per Lenard. Si è scontrato con idee di sinistra con entusiasmo da studenti ed è stato pubblicamente umiliato quando, dopo l'assassinio di politiche liberali ebrei origine, e il ministro degli Esteri tedesco Walter Rathenau rifiutato di immergere la bandiera per la sua costruzione dell'istituto Heidelberg.
I suoi risparmi investiti in titoli di debito del governo, sono stati bruciati a causa di inflazione, e nel 1922 dagli effetti della malnutrizione durante la guerra, la morte del suo unico figlio. Lenard diventato incline a credere che il problema della Germania (tra cui la scienza tedesca) sono il risultato di una cospirazione ebraica.
Uno stretto collaboratore di Lenard in questo momento è diventato Johannes Stark, il Premio Nobel per la Fisica nel 1919, anche tendono a incolpare i propri fallimenti nelle macchinazioni degli ebrei. Stark dopo la guerra, al contrario di società liberale Fisica organizzato il conservatore "community college professionale tedesca maestri", con i quali hanno cercato di controllare il finanziamento della ricerca e la nomina alle posizioni scientifiche e didattiche, ma non È riuscito. Dopo non essere riuscito a proteggere uno studente laureato nel 1922, Stark ha detto che è circondato da ammiratori di Einstein, e si dimise dalla carica di professore universitario.
Nel 1924, sei mesi dopo il Putsch della Birreria in grossdeutsche Zeitung giornale ha pubblicato un articolo di Lenard e Stark, "Hitler e lo spirito della scienza." Gli autori hanno confrontato Hitler con giganti della scienza come Galileo, Keplero, Newton, Faraday e ( "Che felicità, che il genio nella carne dal vivo in mezzo a noi! "), e ha anche elogiato il genio ariana e condannato la sua decomposizione Giudaismo.
Secondo Lenard e Stark, la scienza perniciosa influenza ebraica si manifestava in nuove aree di fisica teorica - quantistica meccanica e teoria della relatività, chiedendo il rigetto delle vecchie idee e utilizzare una complessa e poco familiare matematica apparato.
Per la vecchia generazione di scienziati, anche quelli di talento come Leonard, è stata una sfida che pochi sono stati in grado di accettare.
Lenard oppose alla "ebraico", che è, fisica teorica "ariana", che è sperimentale, e ha chiesto che la scienza tedesca si è concentrata su quest'ultimo. Nella prefazione al libro "Fisica tedesco", ha scritto: "Il fisico tedesco? - Chiedere alle persone. Potrei anche dire che la fisica ariani, o la fisica nordici persone informatori fisica, fisica di coloro che hanno fondato lo studio delle scienze naturali. "
Per molto tempo, "fisica ariana" Lenard e Stark è rimasto un fenomeno marginale, e la fisica differenti origine erano impegnati in Germania, la ricerca teorica e sperimentale del più alto livello.
Tutto è cambiato quando nel 1933 divenne Cancelliere della Germania di Adolf Hitler. Einstein, che era a quel tempo negli Stati Uniti, ha rifiutato la cittadinanza tedesca e l'appartenenza alla Accademia delle Scienze e dell'Accademia presidente Max Planck accolto con favore la decisione: "Nonostante il profondo divario tra le nostre idee politiche, la nostra amicizia personale rimarrà sempre immutata," - ha assicurato Einstein personali corrispondenza. Tuttavia, alcuni membri dell'Accademia sono stati infastiditi dal fatto che Einstein non ha avuto il tempo dimostrativamente esclusi.
Presto Johannes Stark è diventato presidente dell'Istituto fisico-tecnico e la Fondazione tedesca per la ricerca. Nel corso del prossimo anno la Germania ha lasciato un quarto di tutti i fisici e fisici teorici mezzo.