Субота, 17 серпня 2019 19:18

Геній Альберта Ейнштейна: його життя, теорії та вплив на науку

Геній Альберта Ейнштейна: його життя, теорії та вплив на науку
Факти про Альберта Ейнштейна, його життя і вплив на численні наукові області.

 

Альберт Ейнштейн часто згадується як один з найвпливовіших вчених 20-го століття. Його роботи продовжують допомагати астрономам вивчати все: від гравітаційних хвиль до орбіти Меркурія.

Рівняння вченого, яке допомогло пояснити взаємозв’язок  між масою і енергією - E = mc2 - відомо навіть тим, хто не розуміє основи фізики.

Ейнштейн також відомий своєю загальної теорії відносності (пояснення гравітації) і фотоелектричним ефектом (який пояснює поведінку електронів при певних обставинах). Остання робота принесла йому Нобелівську премію з фізики в 1921 році.

Ейнштейн також марно намагався об'єднати всі сили всесвіту в єдину теорію, над якою він працював до самої смерті.

 

Портрет Альберта Эйнштейна около 1939 года.

 Портрет Альберта Ейнштейна близько 1939 року.

(Зображення: © MPI / Getty Images)

Ранні роки

Ейнштейн народився 14 березня 1879 року в Ульмі, Німеччина, місті, населення якого сьогодні складає трохи більше 120 000 чоловік. В Ульмі зараз є невелика пам'ятна дошка, де раніше стояв його будинок (будинок був зруйнований під час Другої світової війни). Сім'я переїхала в Мюнхен незабаром після  народження Альберта, а потім до Італії, коли його батько зіткнувся з проблемами у веденні власного бізнесу.

Батько Ейнштейна, Герман, керував електрохімічним заводом, а його мати Поліна дбала про Альберта і його молодшу  сестру Марію.
Ейнштейн написав в своїх мемуарах, що два «чуда» глибоко вплинули на його ранні роки. Молодий Ейнштейн зіткнувся зі своїм першим чудом - компасом - в 5 років: він був здивований тим, що невидимі сили можуть відхиляти стрілку. Це призвело до довічного захопленню цими силами. Друге диво прийшло в 12 років, коли в роки йому потрапила книга з геометрії, якій він поклонявся, назвавши її «священною книгою геометрії».

Всупереч поширеній думці, молодий Альберт був хорошим учнем. він досяг значних успіхів у фізиці і математиці, але був більш «помірним» учнем з інших предметів. В 16 років Ейнштейн повстав проти авторитарного ставлення деяких зі своїх вчителів і кинув школу. Пізніше він склав вступний іспит до Швейцарської федеральної політехнічної школи в Цюріху, і хоча його результати з фізики і математики були чудовими, його оцінки в інші області виявились на низькому рівні, і він не здав іспит.

Початківець фізик пройшов додаткові курси, щоб заповнити прогалину у своїх знаннях, і  в 1896 році був прийнятий в Швейцарський політехнікум, а в 1901 році отримав диплом викладача фізики та математики.
Однак Ейнштейн не зміг знайти посаду викладача і почав працювати в патентному бюро Берна.  Саме там, між аналізом патентних заявок, він написав  свої наукові роботи:  спеціальну теорію відносності та в  інших областях фізики, які згодом зробили його знаменитими.

В 1903 році Ейнштейн одружився на Мілеві Марич, його давньому  коханні з Цюріха. Їхні діти, Ганс Альберт і Едуард, народилися в 1904 і 1910 роках. Ейнштейн розлучився з Марич в 1919 році і незабаром після цього одружився на Ельзі Левенталь. Левенталь померла в 1933 році.


 
Альберт Ейнштейн у дошки.

 (Зображення  NASA)


Основні моменти кар'єри

Успішна наукова кар'єра Ейнштейна формувалася в кілька країн. В  1905 році він захистив докторську дисертацію в Цюріхському університеті, а потім займав  посади професора в Цюріху (1909), Празі (1911) і знову в Цюріху (1912). В 1914 році Ейштейн переїхав до Берліна, щоб стати директором Фізичного інституту кайзера Вільгельма і професором Берлінського університету. Він також став громадянином Німеччини.


Основну і першу  перевірку теорія  Ейнштейна прийшла  в 1919 році, коли сер Артур Еддінгтон, секретар Королівського астрономічного товариства, очолив експедицію в Африку, щоб  виміряти  положення зірок під час повного сонячного затемнення. Група вчених  виявила, що положення зірок було зміщено з-за вигину променів світла навколо Сонця.

 

Ейнштейн залишався в Німеччині до 1933 року, коли до влади прийшов диктатор Адольф Гітлер. Фізик відмовився від німецького громадянства і переїхав до Сполучених Штатів, щоб стати професором теоретичної фізики в Прінстоні. Він став громадянином США в 1940 році і вийшов на пенсію в 1945 році.

Ейнштейн залишався активним у фізичному співтоваристві і в зрілі роки. У 1939 році він написав науково обґрунтованого листа президенту Франкліну Рузвельту, попереджаючи, що уран може бути використаний для створення атомної бомби.

В кінці  свого життя Ейнштейна розпочав серію приватних дискусій з фізиком Нільсом Бором про справедливість квантової теорії. Пізніше фізик включив квантову теорію в свої власні розрахунки.

 

 

У листі, який Альберт Ейнштейн написав в 1945 році, відомий фізик накидав дві діаграми, що демонструють новий підхід до уявного експерименту, названий парадоксом Ейнштейна-Подольського-Розена (ЕПР).

(Зображення надано: Christie's Images LTD. 2019)

 

Мозок Ейнштейна

Ейнштейн помер від аневризми аорти 18 квітня 1955 року. За даними Американського музею природної історії (AMNH), біля його серця лопнула кровоносна судина. Коли його запитали, чи хоче він зробити операцію, Ейнштейн відмовився. «Я хочу йти, коли хочу», - сказав він. «Без смаку продовжувати життя не варто. Я зробив свою справу; час йти. Я зроблю це елегантно».

Тіло Ейнштейна - велика частина його, так чи інакше - було піддано кремації. Згідно інформації AMNH його попіл був розвіяний в невідомому місці. Проте, доктор в лікарні Прінстона, Томас Харві, зробив розтин, мабуть, без дозволу, і видалив мозок Ейнштейна і очні яблука.  Про це писав   Метта Блітц в  2015 році  у Today I Found.

Харві нарізав сотні тонких зрізів мозкової тканини, помістив їх на предметні скельця мікроскопа та зробив кілька знімків мозку з різних  кутів зору. Він взяв з собою тканини мозку, слайди з зображеннями, коли переїхав до Уїчито, штат Канзас, де він працював медичним керівником в лабораторії біологічних випробувань.

Протягом наступних 30 років Харві відправив кілька слайдів іншим дослідникам, які їх просили, але залишив залишок мозку в двох скляних банках  в ящику для сидру під охолоджувачем пива.

Історія мозку Ейнштейна була в значній мірі забута до 1985 року, коли Харві і його колеги опублікували результати своїх досліджень в журналі Experimental Neurology.

В 1988 році Харві не здав іспит на компетентність, і його медична ліцензія була анульована, пише Бліц. Зрештою, Харві пожертвував мозок лікарні Прінстона, де почалося його дослідження. Харві помер в 2007 році. Частини мозку Ейнштейна зараз знаходяться в Музеї Мюттера у Філадельфії.

 

Альберт Ейнштейн в Прінстоні, США.

(Зображення надано ЕКА)

Що встановили  дослідження мозку Ейнштейна

Автор дослідження Харві 1985 року повідомив, що мозок Ейнштейна мав більшу кількість гліальних клітин (тих, які підтримують і ізолюють нервову систему) та  нейронів (нервові клітини), ніж інші досліджені ним мізки. Він прийшов до висновку, що це може вказувати на те, що нейрони мали більш високу метаболічну активність - іншими словами, клітини мозку Ейнштейна використовували більше енергії, тому він і міг володіти такими геніальними здібностями мислення і концептуальними навичками.

Зі слів  Еріка Х. Чадлера, невролога з Вашингтонського університету, інші дослідники вказали на деякі проблеми, пов'язані з цим дослідженням. По-перше, наприклад, всі інші мізки, використані в дослідженні, були молодші мозку Ейнштейна. По-друге, у «експериментальної групи» був тільки один суб'єкт - Ейнштейн. Необхідні додаткові дослідження, щоб побачити чи виявляються ці анатомічні відмінності у інших людей. І по-третє, вивчалася тільки невелика частина мозку Ейнштейна.

Інше дослідження, опубліковане в 1996 році в журналі Neuroscience Letters, показало, що мозок Ейнштейна важив всього 1230 грам, що менше середнього мозку дорослого чоловіка (близько 1400 грам). Крім того, кора головного мозку вченого була тоншою, ніж у п'яти контрольних мізків, але щільність нейронів була вищою.

Дослідження, опубліковане в 2012 році в журналі «Мозок», показало, що мозок Ейнштейна мав додаткові звивини в сірій речовині, місці свідомого мислення. Зокрема, лобові частки області, пов'язані з абстрактним мисленням і плануванням, мали надзвичайно складну будову.

Ця фотографія  Альберта Ейнштейна з автографом,  на якій він показує язик,  була продана на аукціоні за 125 000 доларів. 

(Зображення надано: Arthur Sasse / Nate D. Sanders Auctions)

 

Наукова спадщина Ейнштейна

Спадщина Ейнштейна у фізиці має велике значення. Ось деякі його наукові досягнення:

Спеціальна  теорія відносності: Ейнштейн показав, що фізичні закони однакові для всіх спостерігачів, якщо вони не знаходяться під прискоренням. Швидкість світла у вакуумі завжди однакова, незалежно від того, з якою швидкістю рухається спостерігач. Ця робота привела до його усвідомлення того, що простір і час пов'язані з тим, що ми зараз називаємо простором-часом. Таким чином, подія, помічена одним спостерігачем, може також бути відмічена в інший час іншим спостерігачем.

Загальна  теорія відносності: це переформулювання закону гравітації. У 1600-х роках Ньютон сформулював три закони руху, в яких подаються принципи роботи гравітації між двома тілами. Сила взаємодії між ними залежить від того, наскільки масивним є кожен об'єкт, і як далеко один від одного знаходяться об'єкти.

Ейнштейн визначив, що, масивний об'єкт викликає спотворення в просторі-часі (модель: покласти важку кулю на батут). Гравітація проявляється, коли інші об'єкти падають в «колодязь», створений спотворенням в просторі-часі.

Загальна теорія відносності пройшла серйозне випробування в 2019 році в експерименті за участю надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху.

Фотоелектричний ефект: в 1905 році Ейнштейн запропонував розглядати світло як потік частинок (фотонів), а не тільки як хвилю, як це вважали в той час. Його робота допомогла пояснити багато цікавих явищ, які вчені раніше не змогли зрозуміти.

Єдина теорія поля: Ейнштейн провів більшу частину своїх останніх років життя в наукових пошуках, намагаючись об'єднати електромагнетизм і гравітацію. Він потерпів невдачу, але, можливо, випередив свій час. Фізики все ще працюють над цією проблемою.

Спадщина Ейнштейна для астрономії

Є багато  природних явищ, які зуміли пояснити наукові теорії Ейнштейна.  Ось деякі з найбільш помітних в астрономії:

Гравітаційні хвилі. У 2016 році Лазерна обсерваторія гравітаційних хвиль інтерферометра (LIGO) виявила просторово-часову брижі, відому також як гравітаційні хвилі, які проявилися після зіткнення чорних дір на відстані близько 1,4 мільярда світлових років від Землі. Брижі спостерігали через сто років після того, як Ейнштейн передбачив, що гравітаційні хвилі існують.

Орбіта Меркурія. Меркурій - маленька планета, що обертається навколо дуже масивного об'єкта щодо його розміру - Сонця. Його орбіту не  можна було зрозуміти, поки загальна теорія відносності не показала, що викривлення простору-часу впливає на рух Меркурія і змінює його орбіту. Існує невелика ймовірність, що протягом мільярдів років Меркурій може бути викинутий з нашої Сонячної системи через ці зміни (з ще меншою ймовірністю, що він може зіткнутися з Землею).

Гравітаційне лінзування. Це явище, при якому світло огинає масивний об'єкт (наприклад, галактичне скупчення або чорну діру). Астрономи, які дивляться на цю область через телескоп, можуть потім бачити об'єкти безпосередньо за масивним об'єктом через вигнутість світла. Відомим прикладом цього я вища є Хрест Ейнштейна, квазар в сузір'ї Пегас: галактика на відстані близько 400 мільйонів світлових років вигинає світло квазара так, що воно огинає галактику  чотири рази.

Чорні діри. У квітні 2019 року телескоп Event Horizon показав перші в світі зображення чорної діри. Фотографії знову підтвердили кілька аспектів загальної теорії відносності, включаючи не тільки те, що існують чорні діри, але також і те, що вони мають круговий горизонт подій - точку, яку  ніщо не може покинути, навіть світло.

За матеріалами зарубіжної науково-популярної преси

Оцініть матеріал!
(0 голосів)


Переглядів: 64

Авторизуйтесь, щоб мати можливість залишати коментарі

Нагадуємо Вам, що редакція видання не несе відповідальності за зміст матеріалів, які розміщені користувачами сайту.
Реклама