14-05-2005

Online от 1 юли 2002

 

Начало

Либертариум

Знание Клуб

Документи

Галерия

Проектът

Правила

Контакт

14 май 2005, 16:10

Векът на Айнщайн

Още инфо

 

2005 е обявена от ООН за Световна година на физиката. Поводът е юбилеят на три научни разработки, огласени преди век в Германия. И трите са на Алберт Айнщайн, който си отиде преди половин век. А преди 100 години публикува Специалната теория на относителността. Миналият четвъртък в немската столица и в големите градове на страната започнаха официалните празненства, конференции, изложби и публични академични срещи, посветени на физика, мислителя и гражданина Алберт Айнщайн.

Той е швейцарският физик от немски произход, създал двете теории на относителността и допринесъл значително за развитието на квантовата механика, статистическата механика и космологията. През 1905 публикува три велики труда. С първия през март обяснява фотоеефекта о дефинира понятието фотон, с втория през май дава обяснение на Брауновото движение на молекулите, с третия - през юни – саъздава релативистичната механика, известна повече като Специална теория на относителността.

Айнщайн придобива своята световна известност, след като през ноември 1915 създава и своята Обща теория на относителността – съвременното обяснение на понятието гравитация, дълбоко свързано с разбирането за космогонията и космологията на Вселената.

Той получава Нобелова награда за физика през 1921 за обяснението си на фотоефекта и за "цялостно представяне" (казано на оскарски) - за заслуги към развитието на теоретичната физика.

Славата на Алберт Айнщайн надминава тази на който и да е друг представител на науката в човешката история. Неговото име е нарицателно за огромен интелект, а трудовете му дават пряка нагледност за понятието гениалност. Eксцентричните му фотографии продължват да бъдат сред най-разпознаваемите лица в която и да е част на земното кълбо.

Алберт Айнщайн е роден в Улм, Германия, на 14 март 1879 и е етнически евреин. На 15-годишна възраст той напуска училище, тъй като не харесва дисциплината и зубраческата система там. През 1896 година влиза в Политехническия институт в Цюрих, Швейцария. При завършването му през 1900 поради неразбирателство с професорите си, той не заема с академична длъжност.

През 1901 година получава швейцарско гражданство. Две години по-късно, след множество разочарования, получава работа в Бюрото за патенти - Берн.

Оженва се за своята бивша състудентка, съмишленичка и приятелка - физичката Милева Марич, от която има двама сина. Бракът им, започнал щастливо и изключително плодотворно за работата им, завършва с развод по взаимно съгласие през 1919 година, след като и двамата не успяват да преодолеят психическата травма от болестта на сина им Едуард, за когото е известно, че е наследил гениалността на родителите си, но заболява от шизофрения и умира след неуспешно дългогодишно лечение.

Айнщайн напуска Бюрото за патенти през 1909. През последвалите години работата му като физик потръгва успешно и не след дълго достига формалния връх на кариерата си, като става редовен член на Кайзероватата Пруска академия на науките в Берлин.

Като швейцарски поданик той не участна в Първата световна война, избухнала през август 1914. През същата година Айнщайн излага своя основен труд - Общата теория на относителността.

Когато нацистите вземат властта в Германия в началото на 1933, Айнщайн е в Съединените щати. Известността и смелите му антинацистки изявления предизвикват в родната му страна нападки както срещу него, така и срещу неговите

теории. Ученият никога повече не се завръща в Германия. Още с идването си в Съединените щати постъпва на работа във факултета на новооснования Институт за съвременни проучвания в Принстън, Ню Джърси, където остава до края на живота си.

Умира на 18 април 1955.

 

Айнщан за света, за хората и за себе си

"...Не забравяйте, че тези, които са по-чувствителни и благородни, са винаги сами - това е необходимо - и поради това те могат да се наслаждават на чистотата на своята собствена атмосфера..."

"...С  увеличаването на моята известност аз ставам все по-глупав, което, разбира се, е обикновено явление. Съществува прекалено голямо несъответствие между това, което си, и онова, което хората мислят, че си. Или поне това, което казват, че мислят за теб. Но всичко трябва да се приема с чувство за хумор..."

Студентка от Вашингтон му пише, като спомена между другото, че по математика е под средното равнище и трябва да работи по-усилено в сравнение с колегите си. Отговаряйки и, Айнщайн споделя следното:

"Не се вълнувайте от затрудненията си по математика. Мога да Ви уверя, че моите са далеч по-големи."

Из негова тема, разработвана в клас, на 13 години - "Моите планове за бъдещето":

"Щастливият човек е прекалено доволен от настоящето, за да мисли много за бъдещето. От друга страна обаче, именно младите обичат да се отдават на дръзки проекти. Освен това, съвсем естествено е един сериозен млад човек да създаде за самия себе си, доколкото може, точна представа за целта, към която се стреми..."

"...Що се отнася до работата ми, въпреки обещаващото начало, сега напредвам бавно и трудно. Във фундаменталните изследвания във физиката ние се движим пипнешком и никой няма доверие в онова, което другият, изпълнен с големи надежди, прави.

Моята научна работа се обосновава единствено от неудържимия ми копнеж да разбера тайните на природата и от никакви други чувства. Любовта ми към справедливостта и стремежът ми да допринеса нещо за подобряване условията на човешкото съществуване са съвсем независими от моите научни интереси..."

"...Колко жалък е физикът-теоретик, когато се изправи пред Природата - и пред студентите си!..."

"...О, младост! Знаеш ли, че твоето поколение не е първото, което е бленувало за живот, изпълнен с красота и свобода? Знаеш ли, че всички твои предшественици са имали същите стремежи и са станали жертва на страха и омразата? Знаеш ли също, че всички твои пламенни желания могат да бъдат осъществени, само ако ти успееш да постигнеш обич и разбирателство с хората и животните, и растенията, и звездите, така че всяка радост да стане твоя радост и всяка болка - твоя болка? Отвори очите, сърцето и ръцете си и не поглъщай отровата, която твоите предци така жадно изсмукаха от Историята. Едва тогава цялата земя ще бъде твоя родина и твоят труд и усилия ще създават блага.

Нищо истински ценно не може да бъде постигнато в резултат на амбиция или обикновено чувство за дълг. То може да бъде постигнато само чрез любов и преданост към хората и към действителните неща..."

"...Науката е великолепно нещо, ако човек не е принуден да изкарва хляба си чрез нея. Всеки трябва да печели препитанието си, след като избере професия, за която е сигурен, че е в състояние да овладее. Само когато не сме длъжни да даваме отчет някому, можем да намерим радост в научните занимания..."

"...През по-голямата част от времето ние, хората, живеем с лъжливото чувство за сигурност и удобство в едно привидно познато и сигурно физическо и човешко обкръжение. Но когато обичайният ритъм на ежедневието бъде нарушен, ние разбираме, че сме като корабокрушенци, които се опитват да пазят равновесие на една жалка дъска сред открито море, забравили откъде идват и незнаейки накъде отиват. Но след като веднъж завинаги се примирим с този факт, животът става по-лесен и не ни очакват повече разочарования..."

"Не вярвам аз на думичката "ние",
не може тя двамина във едно да скрие.
Зад всяко разбирателство стои
дълбока бездна , скрита от очи.

За да бъде човек безупречен член на стадо овце, трябва преди всичко той самият да стане овца..."

Краят на класическата представа за време и пространство

е зашеметяващото последствие от хипотезата, изложена през 1905 години от Алберт Айнщайн, която коренно преобразява нашето виждане за света. До XVII век всички учени в природонаучните дисциплини са вярвали в постулата на Аристотел, че покоят е естественото състояние на нещата. Галилей пръв доказал, че покой и движение са относителни понятия. Явленията и законите на физиката са едни и същи, когато едно тяло е в покой или когато е в постоянно праволинейно равномерно движение.

Но XIX век е ерата на електромагнетизма - науката за светлината и за нематериалните полета. Основателят й, шотландецът Джеймс Клерк Максуел, доказал съществуването на електромагнитните вълни (между които и видимата светлина), които се движат със скоростта на светлината. А тази скорост е постоянна, каквито и да са източникът и наблюдателят. А това се влиза в противоречие с механиката на Галилей и на Нютон, според която скоростта зависи от гледната точка.

С други думи, в началото на XX век физиката преживява дълбока криза. Тогава вярват, че електромагнитните вълни се разпространяват в някаква нематериална и неподвижна среда - етера - и множеството сред учените се надяват да свържат механиката и електромагнетизма, като проумеят сложното естество на етера. Но проблемът е решен по радикален начин от един немски чиновник в швейцарската Агенция за патентите: Алберт Айнщайн.

За изграждането на своята теория Айнщайн тръгва от два основни според него принципа: за относителността и за постоянната скорост на светлината. Той дори разширява принципа за относителността, до този момент запазен само за механиката, върху цялата физика, включително и електромагнетизма. Но цената е пълен срив на класическите понятия за време и пространство. Две едновременно протичащи явления за един наблюдател няма да са същите за друг, който се движи спрямо първия. Нито единият, нито другият са прави или грешат: едновременността не е абсолютно понятие, нито пък продължителността на някое събитие.

Най-напред Айнщайн елиминира понятието "етер" - то се оказва излишно. Времето и пространството според неговите заключения не са нито непроменливи, нито независими, а напротив - те се променят и са взаимносвързани. В една система в движение (с голяма скорост) по отношение на друга система, времето се разширява, а пространството се свива. Най-известният резултат от славната теория на ограничената относителност е равенството E=mc2. С други думи, когато едно тяло поема енергия, масата му се увеличава, и обратно: когато излъчва енергия, масата му намалява. Маса и енергия са двете лица на една и съща действителност.

Втората теория, тази за всеобщата относителност, е завършена 10 години по-късно. Идеята му хрумва още през 1907 година. Собствената му теория изглежда твърде ограничена. Айнщайн се връща към понятието за "ограничена" относителност, приложима към постоянните праволинейни движения. Но и тук генезисът на тази теория е от времето на Галилей и на Нютон. Тя почива върху еквивалентността между "количество движение" и "маса". Инерционната маса на едно тяло се противопоставя на движението му: колкото по-голяма е неговата маса, толкова по-голяма сила трябва да се приложи за задвижването му. Масата е свойството, върху което действа земното притегляне. Априори няма причина те да са еквивалентни, еднакви. Само че са. Класическата физика го е установила, без да може да го обясни.

Но за Айнщайн тази еквивалентност, на която никой не е обръщал внимание, не може да бъде просто съвпадение. Той разбира, че притеглянето е също "относително", че е еквивалентно на което и да е ускорено движение.

ака през 1907 Айнщайн издига двете колони, върху които почива теорията за всеобщата относителност: принципът за еквивалентност между притегляне и ускорение и принципът на всеобщата относителност. Но изграждането на теорията е бавно и поетапно. През 1911 Айнщайн прекъсва работата си и в продължение на 3 години изучава притеглянето. Но гравитацията вече няма нищо общо с притегателната сила на Нютон. Дори не е сила в истинския смисъл на думата. Превърнала се в чисто геометрично понятие, гравитацията е едно изкривяване на единството пространство-време. И отново понятията променят смисъла си. Единството пространство-време вече не е някаква непроменлива, статична рамка, независима от явленията, които протичат в нея. То е "гъвкаво", моделирано от материята, която съдържа. Една звезда например "дълбае" временно-пространствения континуум и принуждава близките до нея предмети (планетите, но също и светлината) да следват криви траектории, следващи нейното изкривяване.

Новата теория вече налага замяната на класическата евклидова геометрия с нова - геометрията на кривите гъвкави пространства. През 1912 година Айнщайн проучва сложни математически методи, необходими за изграждането на модели, които да свържат масата и кривините на това "гъвкаво" време-пространство.

Теорията е готова през 1916 година, но най-смайващото й последствие се проявява едва година по-късно: раждането на модерната космология. Защото според Теорията за всеобщата относителност цялата Вселена трябва да бъде обект на науката и може да бъде описана с уравнения. Теорията на Айнщайн е също и основата на съвременната релативистична астрофизика, изпълнена с какви ли не тела, като пулсари и черни дупки, чудовищни маси, нарушаващи целостта на единството пространство-време. Почти век след появата й, благодарение на съвременните орбитални астрономически методи, позволяващи наблюдения на най-отдалечените кътчета на Вселената, теорията за всеобщата относителност е по-жива и по-плодовита от всякога. Проверена със зашеметяваща точност, досега тя никога не ни е подвеждала.

Двете релативистични теории в резюме

Теорията за ограничената или специалната относителност постановява, че времето за два предмета, които се преместват един спрямо друг, е различно. Това се пояснява от "парадокса на близнаците" в следния, въображаем опит: единият от тях остава на Земята, докато другият се отправя на междузвездно пътешествие. Неговият кораб отлита от планетата ни, след което се ускорява приблизително до скоростта на светлината (300 000 км/с). Една година по-късно корабът се обръща обратно и след още една година се завръща в точката, от която е тръгнал. Всъщност, пътешественикът се е разходил из звездите за 2 години. Но при своето завръщане той установява, че неговият брат-близнак е остарял с 50 години.

Теорията за всеобщата (общата) относителност постановява, че всяка маса изкривява пространството, също както билярдна топка върху опъната покривка. Едно от следствията на Общата относителност бе откриването на черните дупки: небесни тела, които са толкова плътни, че пропадат в самите себе си. И така се превръщат в точковидни обекти, "пространствено-времеви сингулярности", в които гравитационното поле е безкрайно голямо.

Публикацията подготви Весела Илиева

- - - - - -

По материали от:

ЧОВЕКЪТ Алберт Айнщайн. Нов поглед върху неговите архиви. София, 1982.

www.phys.uni-sofia.bg    www.pmgmontana.com 

Официалният сайт, посветен на годишнината във Федерална Република Германия www.einsteinjahr.de

Начало    Горе


© 2002-2004 Още Инфо