Albert Einsteini portree umbes 1939. aastal.
(Pilt: © MPI / Getty Images)
Albert Einsteini nimetatakse sageli üheks 20. sajandi mõjukamaks teadlaseks. Tema töö aitab jätkuvalt astronoomidel uurida kõike alates gravitatsioonilainetest kuni Merkuuri orbiidini.
Teadlase võrrand, mis aitas seletada erirelatiivsust - E = mc ^ 2 - on kuulus isegi nende seas, kes ei mõista selle aluseks olevat füüsikat. Einstein on tuntud ka oma üldrelatiivsusteooria (raskusjõu selgitus) ja fotoelektrilise efekti (mis selgitab elektronide käitumist teatud tingimustes) osas; tema töö viimase nimel teenis talle 1921. aastal Nobeli füüsikapreemia.
Einstein üritas asjata ühendada ka kõik universumi jõud ühe teooriaga või teooriaga kõigest, mille kallal ta oma surmahetkel veel töötas.
Varasematel aastatel
Einstein sündis 14. märtsil 1879 Saksamaal Ulmis, linnas, kus elab praegu veidi üle 120 000 inimese. Tema maja juures seisis väike mälestustahvel (see hävis Teise maailmasõja ajal). Perekond kolis vahetult pärast sündi Münchenisse ja hiljem Itaaliasse, kui isal oli probleeme oma ettevõtte juhtimisega. Einsteini isa Hermann juhtis elektrokeemiavabrikut ning ema Pauline hoolitses Alberti ja tema noorema õe Maria eest.
Einstein kirjutaks oma memuaarides, et Albert Einsteini stipendiaadi Hans-Josef Küpperi sõnul mõjutasid tema varaseid aastaid sügavalt kaks "imet". Noor Einstein tabas oma esimest imet - kompassi - 5-aastaselt. Teda müstifitseeriti nähtamatud jõud võib nõela deformeeruda. See tooks kaasa elukestva võlu nähtamatute jõududega. Teine ime tuli 12-aastaselt, kui ta avastas geomeetriaraamatu, mida ta kummardas, nimetades seda oma "pühaks geomeetriaraamatuks".
Vastupidiselt levinud arvamusele noor Albert oli hea õpilane. Ta paistis silma füüsika ja matemaatika alal, kuid oli teistes ainetes "mõõdukam" õpilane, kirjutas Küpper oma kodulehel. Einstein aga mässas mõnede õpetajate autoritaarse hoiaku vastu ja langes koolist välja 16. Ta tegi hiljem sisseastumiseksami Šveitsi föderaalsesse polütehnilisse kooli Zürichis ja kuigi tema füüsika- ja matemaatikaoskused olid suurepärased, olid tema hinded muud alad olid alamrubriigid ja eksamit ta ei sooritanud. Kandideeriv füüsik võttis täiendavaid kursusi, et kõrvaldada lüngad tema teadmistes, ja ta lubati Šveitsi Polütehnikumi 1896. aastal ning 1901 sai ta diplomi füüsika ja matemaatika õpetamiseks.
Einstein ei suutnud siiski õpetaja ametikohta leida ja alustas tööd Nobeli preemia eluloo järgi 1901. aastal Berni patendiametis. Sel ajal arendas ta patenditaotluste analüüsimise ajal oma tööd spetsiaalses relatiivsusteaduses ja muudes füüsika valdkondades, mis hiljem ta kuulsaks tegi.
Einstein abiellus 1903. aastal Zürichist pärit tema kauaaegse armastuse Mileva Mariciga. Nende lapsed Hans Albert ja Eduard sündisid 1904. ja 1910. aastal. (Neile 1902. aastal enne abiellumist sündinud lapse saatus Lieserl pole teada .) Einstein lahutas Maricist 1919. aastal ja abiellus peagi pärast Elsa Löwenthali. Löwenthal suri 1933. aastal.
Karjääri olulisemad punktid
Einsteini karjäär saatis ta mitmesse riiki. Ta on teeninud doktorikraadi Zürichi ülikoolis 1905 ning asunud hiljem professorikohale Zürichis (1909), Prahas (1911) ja uuesti Zürichis (1912). Järgmisena kolis ta Berliini, et saada Kaiser Wilhelmi füüsilise instituudi direktoriks ja Berliini ülikooli professoriks (1914). Temast sai ka Saksamaa kodanik.
A Einsteini loomingu suur valideerimine tuli 1919. aastal, kui kuningliku astronoomiaühingu sekretär Sir Arthur Eddington juhtis Aafrikasse ekspeditsiooni, mis mõõtis tähtede asukohta kogu päikesevarjutuse ajal. Rühm leidis, et tähtede paiknemine on valguse ümber päikese painutamise tõttu nihkunud. (2008. aastal dramatiseeris BBC / HBO lavastus loo "Einstein ja Eddington".)
Einstein püsis Saksamaal kuni 1933. aastani, mil võimule tõusis diktaator Adolf Hitler. Seejärel loobus füüsik Saksamaa kodakondsusest ja kolis USA-sse, et saada Princetoni teoreetilise füüsika professoriks. Temast sai 1940. aastal USA kodanik ja ta läks pensionile 1945. aastal.
Einstein püsis füüsikakogukonnas aktiivsena kogu oma hilisema aasta. 1939. aastal kuulus ta penned kiri president Franklin D. Rooseveltile hoiatades, et uraani võib kasutada aatomipommi jaoks.
Einsteini lõpuaastatel osales ta füüsiku Niels Bohriga eraviisiliste arutelude teemal kvantteooria paikapidavus. Bohri teooriad pidasid päeva kinni ja Einstein lülitas hiljem oma arvutustes kvantteooria.
Einsteini aju
Einstein suri aordi aneurüsmi 18. aprillil 1955. Ameerika loodusloomuuseumi (AMNH) andmetel lõhkes tema süda lähedal veresoon. Küsimusele, kas ta soovib operatsiooni, keeldus Einstein. "Ma tahan minna, kui tahan minna," ütles ta. "Maitsetut on elu kunstlikult pikendada. Olen oma osa ära teinud; aeg on minna. Teen seda elegantselt."
Einsteini surnukeha - suurem osa sellest nagunii - tuhastati; tema tuhk levis AMNH andmetel avaldamata kohas. Princetoni haigla arst Thomas Harvey oli siiski lahangu teinud, ilmselt ilma loata, ning eemaldanud Einsteini aju ja silmamunad, ütles Matt Blitz, kes kirjutas Einsteini ajust 2015. aasta veerus Täna sain teada.
Harvey lõikas mikroskoobi objektiklaasidele sadu õhukesi ajukoe lõike ja lõikas 14 aju fotot mitme nurga alt. Ta võttis ajukoe, slaidid ja pildid endaga kaasa, kui kolis Kansasse Wichita osariiki, kus ta oli bioloogiliste uuringute laboris meditsiinijärelevalve tegija. [Pildigalerii: Einsteini aju]
Järgmise 30 aasta jooksul saatis Harvey paar slaidi teistele uurijatele, kes neid taotlesid, kuid hoidis ülejäänud aju kahes klaaspurgis, mõnikord õunajahuti all asuvas siidrikarbis. Einsteini aju lugu unustati suures osas kuni 1985. aastani, mil Harvey ja ta kolleegid avaldasid ajakirjas oma uuringutulemused Eksperimentaalne neuroloogia..
Harvey sooritas pädevuse eksami 1988. aastal ja tema meditsiiniluba tunnistati kehtetuks, kirjutas Blitz. Lõpuks annetas Harvey aju Princetoni haiglale, kus aju teekond oli alanud. Harvey suri 2007. aastal.Einsteini aju tükid asuvad nüüd Philadelphias Mütteri muuseumis.
Mida uuringud leidsid
Harvey 1985. aasta uuringu autorid teatasid, et Einsteini ajus oli neuronite (närvirakkude) kohta rohkem gliaalrakke (närvisüsteemi toetavaid ja isoleerivaid) kui teistes ajudes, mida nad uurisid. Nad järeldasid, et see võib viidata sellele, et neuronitel on suurem metaboolne vajadus - teisisõnu, Einsteini ajurakud vajasid ja kasutasid rohkem energiat, mis võis olla põhjuseks, miks tal olid nii arenenud mõtlemisvõime ja kontseptuaalsed oskused.
Teised teadlased on selle uuringuga siiski välja toonud mõned probleemid, vastavalt Eric H. Chudlerile, Washingtoni ülikooli neuroteadlane. Esiteks olid näiteks teised uuringus kasutatud ajud kõik nooremad kui Einsteini aju. Teiseks oli "katserühmas" ainult üks subjekt - Einstein. Täiendavad uuringud on vajalikud, et näha, kas neid anatoomilisi erinevusi leidub ka teistel inimestel. Ja kolmandaks, Einsteini ajust uuriti ainult väikest osa.
Veel üks uurimus, mis avaldati ajakirjas 1996. aastal Neuroteaduse kirjad, leidis, et Einsteini aju kaalus vaid 1230 grammi, mis on vähem kui keskmise täiskasvanud meessoost aju (umbes 1400 g). Samuti oli teadlase peaajukoore õhem kui viiel kontroll-ajus, kuid neuronite tihedus oli suurem.
Ajakirjas Brain 2012. aastal avaldatud uuringust selgus, et Einsteini aju oli täiendav voltimine halli aines, teadliku mõtlemise koht. Eeskätt olid abstraktse mõtte ja planeerimisega seotud piirkonnad eesmistes lohkudes ebaharilikult keerulised.
Einsteini teaduslik pärand
Einsteini pärand füüsikas on märkimisväärne. Siin on mõned peamised teaduspõhimõtted, mille ta juhtis:
Spetsiaalse relatiivsusteooria: Einstein näitas, et füüsilised seadused on kõigi vaatlejate jaoks ühesugused, kui need pole kiirenduse all. Siiski valguse kiirus vaakumis on alati sama, ükskõik millise kiirusega vaatleja sõidab. See töö viis ta mõistmiseni, et ruum ja aeg on seotud sellega, mida me praegu nimetame ruumiajaks. Nii võib ühe vaatleja nähtud sündmust näha teine vaatleja ka teisel ajal.
Üldrelatiivsusteooria: See oli gravitatsiooniseaduse ümbersõnastamine. 1600. aastatel Newton sõnastas kolm liikumisseadust, nende hulgas visandades, kuidas gravitatsioon töötab kahe keha vahel. Nendevaheline jõud sõltub sellest, kui massiivne on iga objekt ja kui kaugel objektid asuvad. Einstein leidis, et kui mõelda aegruumile, põhjustab massiivne objekt ruumajas moonutusi (nagu näiteks raske kuuli batuudile panemine). Gravitatsioon avaldub siis, kui teised objektid satuvad ruumiaegse moonutuse tagajärjel tekkinud "kaevu", nagu suure palli poole veerev marmor. Üldrelatiivsus läbis eksperimendis hiljutise suurema testi 2019. aastal kaasates ülimassiivse musta augu Linnutee keskmes.
Fotoelektriline efekt: Einsteini 1905. aasta töö pakkus välja, et valgust tuleks mõelda osakeste (footonite) vooguna mitte ühe laine asemel, nagu tol ajal tavaliselt arvati. Tema töö aitas dešifreerida uudishimulikke tulemusi, mida teadlased varem ei suutnud selgitada.
Ühtse välja teooria: Einstein veetis suure osa oma hilisematest aastatest elektromagnetismi ja gravitatsiooni väljade ühendamisel. Ta oli ebaõnnestunud, kuid võib-olla oli oma ajast ees. Teised füüsikud tegelevad selle probleemiga endiselt.
Einsteini pärand astronoomia kohta
Einsteini loomingus on palju rakendusi, kuid siin on mõned neist kõige tähelepanuväärsemad astronoomia alal:
Gravitatsioonilained: 2016. aastal tuvastas laserinterferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskus (LIGO) kosmose-aja värinad - muidu tuntud kui gravitatsioonilained - mis toimus pärast seda, kui mustad augud põrkasid Maast umbes 1,4 miljardit valgusaastat. LIGO tegi gravitatsioonilainete esmase tuvastamise ka 2015. aastal, sajand pärast seda, kui Einstein ennustas, et need laineharjad on olemas. Lained on Einsteini üldrelatiivsusteooria tahk.
Merkuuri orbiit: Elavhõbe on väike planeet, mis tiirleb oma suuruse - väga suure massiga objekti - päikese lähedal. Selle orbiiti ei õnnestunud mõista enne, kui üldrelatiivsus näitas, et aegruumi kõverus mõjutab Merkuuri liikumist ja muudab selle orbiiti. On väike võimalus, et miljardite aastate jooksul võib nende muutuste tõttu elavhõbe meie päikesesüsteemist väljuda (veelgi väiksema tõenäosusega, et see võib Maaga kokku põrkuda).
Gravitatsiooniline lääts: See on nähtus, mille abil massiivne objekt (näiteks galaktikaparv või must auk) painutab selle ümber valgust. Astronoomid, kes vaatavad seda piirkonda teleskoobi kaudu, näevad siis valguse paindumise tõttu objekte otse massiivse objekti taga. Kuulus näide sellest on Einsteini rist, kvasar tähtkuju Pegasus: Ligikaudu 400 miljoni valgusaasta kaugusel asuv galaktika painutab kvaasari valgust nii, et see paistab galaktika ümber neli korda.
Mustad augud: 2019. aasta aprillis näitas Event Horizon teleskoop esimest korda pildid mustast august. Fotod kinnitasid taas üldrelatiivsusteooria mitut tahku, sealhulgas mitte ainult seda, et mustad augud on olemas, vaid ka seda, et neil on ümmargune sündmuste horisont - punkt, kust miski ei pääse, isegi mitte valgus.
Lisaressursid:
- Otsige vastuseid korduma kippuvad küsimused Albert Einsteini kohta Nobeli preemia veebisaidil.
- Sirvige saidi digiteeritud versioone Einsteini avaldatud ja avaldamata käsikirjad Einsteini arhiivis Internetis.
- Õppima millegi kohta Einsteini memoriaal Rahvusliku Teaduste Akadeemia hoones Washingtonis, D.C.
