Zoals Albert Einstein vochten voor de Europese wereld en theoretische fysica
Vormende / / December 19, 2019
Aan het begin van de twintigste eeuw in de natuurkunde werden gemaakt enorme ontdekkingen, waarvan sommige toebehoorde aan Albert Einstein, de maker van de algemene relativiteitstheorie.
Wetenschappers zijn op de rand van een geheel nieuwe kijk op het universum, die zij aan zij intellectuele moed, klaar om een duik in de theorie en de vaardigheden om te gaan met complexe mathematische inrichting. Noem het ontvangen, niet allemaal, en, als het gebeurt, op het wetenschappelijk debat gelegd politieke verschillen, veroorzaakt door de eerste World War I, Dan - het aan de macht komen van Hitler in Duitsland. Einstein en bleek onmiddellijk een sleutelfiguur waarrond de speer brak.
Einstein tegen alle
De Eerste Wereldoorlog ging gepaard met een patriottische opleving onder de bevolking van de staten die partij zijn, met inbegrip van de wetenschappers.
In Duitsland in 1914, 93 wetenschappers en kunstenaars, met inbegrip van Max Planck en Fritz Haber Wilhelm Röntgen, publiceerde een manifest, staat volledig achter de regering en de oorlog, die het leidt: "Wij, de vertegenwoordigers van de Duitse wetenschap en kunst, om alle verklaren culturele wereld protest tegen leugens en laster, die onze vijanden proberen om het juiste te doen in Duitsland opgelegd een zware strijd voor verontreinigen bestaan.
<...> Zonder het Duitse militarisme Duitse cultuur zou zijn vernietigd een lange tijd geleden in de kiem. Duitse militarisme is een afgeleide van de Duitse cultuur, en hij werd geboren in een land dat, als geen ander land in de wereld onderworpen aan eeuwenlang, plundering invallen. "Toch vond ik een Duitse wetenschapper, die zich sterk tegen dergelijke ideeën sprak. Albert Einstein publiceerde in 1915 een return manifest "Europeanen": "Nooit eerder sinds de oorlog niet de interactie van culturen had geschonden. <...> De plicht van de Europeanen die het onderwijs en een goede hebben, zal - het zich niet veroorloven om te geven in Europa ". Echter, dit beroep, met uitzondering van de Einstein ondertekend slechts drie mensen.
Duitse wetenschapper Einstein werd heel kort, maar geboren in Duitsland. School en universiteit studeerde hij in Zwitserland, en vervolgens bijna tien jaar, verschillende Europese universiteiten weigerde hem de toegang tot het werk. Dit was deels te wijten aan het feit hoe Einstein draaide zich om zijn kandidatuur te overwegen.
Zo, in een brief aan Paul Drude, de maker van het elektron theorie van metalen, hij voor het eerst gewezen op twee fouten in zijn theorie, en pas daarna vroeg op de baan over te nemen.
Als gevolg hiervan, Einstein moest genoegen nemen in de Zwitserse octrooibureau in Bern, en pas aan het einde van 1909, was hij in staat om een positie in de universiteit van Zürich te krijgen. En al in 1913, Max Planck zich met de toekomstige winnaar van de Nobelprijs voor de Scheikunde Walther Nernst persoonlijk aangekomen in Zürich overreden Einstein om de Duitse nationaliteit te nemen, te verplaatsen naar Berlijn en word lid van de Pruisische Academie van Wetenschappen en directeur van het Instituut Physics.
Het werk was voor Einstein in het octrooibureau ongelooflijk productief vanuit wetenschappelijk oogpunt. "Als iemand liep door, ik duwde haar notities in een lade en deed alsof hij zich bezighouden met octrooi werk," - herinnert hij zich. 1905 ging de geschiedenis in als een wetenschap annus mirabilis"Annus mirabilis".
Dit jaar in het tijdschrift Annalen der Physik waren vier artikelen van Einstein, waarin hij in staat om theoretisch te beschrijven Brownse beweging verklaard was, gebruik Planck idee van lichtquanta, foto-elektrisch effect of elektronenemissie van een metaaleffect bij bestraling met licht (dat J. experiment. J.. Thomson ontdekte het elektron), en een doorslaggevende bijdrage leveren aan de totstandkoming van de speciale relativiteitstheorie.
Verbazingwekkend toeval: de relativiteitstheorie verscheen vrijwel gelijktijdig met de kwantumtheorie, en net zo plotseling en onherroepelijk veranderd de fundamenten van de natuurkunde.
In de negentiende eeuw werd stevig gevestigd de golf aard van het licht en wetenschappers geïnteresseerd in de structuur van de stof, waarin de golven zich voortplanten.
Ondanks het feit dat niemand de lucht (zogenoemde deze stof) nog gezien direct ongetwijfeld dat het bestaat en doordringt het gehele Het universum niet aan de orde: het was duidelijk dat de golf moet worden uitgebreid tot een aantal elastische medium, vergelijkbaar met de cirkels van een steen in het water gegooid: wateroppervlak op het invalspunt steen begint te oscilleren, en omdat het elastisch worden de trillingen naar het aangrenzende punt daaruit - naar naburige en ga zo maar door. Het bestaan van de fysieke objecten die niet kan worden gezien met behulp van de beschikbare instrumenten, na de ontdekking van atomen en elektronen, ook, is geen verrassing.
Een eenvoudige vragen die de klassieke fysica geen antwoord kon vinden, was: is geïnteresseerd in de vraag of de lucht bewegende lichamen in het? Tegen het einde van de negentiende eeuw een aantal experimenten toonden duidelijk aan dat de ether volledig wordt meegevoerd door bewegende lichamen, en anderen, en niet minder dan overtuigende wijze - die geïnteresseerd is slechts ten dele.
Cirkels op water - een voorbeeld van een golf in een elastisch medium. Indien geen bewegend lichaam ester van een draagt, zal de lichtsnelheid opzichte van het lichaam uit de lichtsnelheid opzichte van de ether en de meeste lichaam snelheid. Als deze volledig draagt ester (zoals optreedt bij het verplaatsen in een visceuze vloeistof), de lichtsnelheid opzichte van het lichaam gelijk is aan de snelheid van het licht ten opzichte van de ether en is niet afhankelijk van de snelheid van de lichaam.
Franse natuurkundige Louis Fizeau in 1851 jaar toonde aan dat de ester van gedeeltelijk geïnteresseerd zijn in een bewegende stroom van water. In een reeks experimenten 1880-1887's American Albert Michelson en Edward Morley, aan de ene kant, bevestigd met een grotere nauwkeurigheid Fizeau conclusie en met de andere kant - we vonden dat de aarde draait rond de zon, volledig draagt de ether langs, dat is, is de snelheid van het licht in de wereld niet afhankelijk van hoe het moves.
Om te bepalen hoe de aarde beweegt ten opzichte van de ether, Michelson en Morley geconstrueerd afzonderlijke inrichting, een interferometer (zie. schema hieronder). Licht van de bron valt op de halfdoorlatende plaat, gedeeltelijk gereflecteerd door een spiegel 1 en gedeeltelijk over op de spiegel 2 (de spiegel op gelijke afstand van de plaat). De stralen gereflecteerd door de spiegels vervolgens opnieuw in te voeren op een doorzichtige plaat en daaruit komen samen bij de detector, waarbij een interferentiepatroon.
Wanneer de aarde beweegt ten opzichte van de ether, bijvoorbeeld in de richting van de spiegel 2, dan is de lichtsnelheid in horizontale en verticale richting zal niet passen, wat moet leiden tot een verschuiving van fasen golf gereflecteerd vanuit verschillende spiegels op de detector (bijvoorbeeld zoals getoond in het diagram rechtsonder). In werkelijkheid is de verplaatsing niet waargenomen (zie. Linksonder).
Einstein vs Newton
In een poging om de beweging van ether en lichtpropagatie begrijpen dat Lorentz en Franse wiskundige Henri Poincaré had suggereren dat de omvang van de bewegende lichamen veranderen ten opzichte van de afmeting van vaste en bovendien de tijd voor bewegende lichamen stroomt langzamer. Het is moeilijk voor te stellen - en Lorentz beschouwde deze aannames meer als een wiskundige truc dan naar fysiek effect - maar ze mogen bereiken over de mechanismen, elektromagnetische theorie van het licht en de experimentele gegevens.
Einstein in twee artikelen in 1905 kon op basis van intuïtieve overwegingen om een coherente theorie, waarin al deze geweldige effecten zijn het resultaat van twee postulaten maken:
- lichtsnelheid constant is en niet afhangt van hoe beweging bron en ontvanger (en is ongeveer gelijk aan 300.000 km / s);
- één fysiek systeem fysische wetten zijn hetzelfde, ongeacht of deze in beweging zonder versnelling (bij alle snelheden) of in rust.
Hij bracht de meest bekende fysieke formule - E = mc2! Verder worden vanwege de beweging van de eerste postulaat ether opgehouden een waarde Einstein gewoon achtergelaten - de licht kan voortplanten in vacuüm.
Het effect van de tijd dilatatie, in het bijzonder, leidt tot de beroemde "twin paradox". Als een van de twee tweelingen, Ivan, op een ruimtevaartuig naar de sterren, en de tweede, Peter wordt verzonden, wordt nog steeds op hem te wachten op de aarde, na terugkomst blijkt dat Ivan minder dan Peter verouderd was, omdat de tijd voor hem om snel ruimteschip bewegen langzamer dan vloeide Aarde.
Dit effect, evenals andere verschillen tussen de relativiteitstheorie van de gewone mechanica, alleen te zien op een groot snelheid, vergelijkbaar met de snelheid van het licht, en dus hebben we ze nooit tegenkwamen in hun dagelijkse leven. Voor normale snelheid waarmee we elkaar in de wereld, de fractie v / c (recall, c = 300.000 kilometer per seconde) verschilt nauwelijks van de grond, en keren we terug naar een vertrouwde en comfortabele wereld van de school mechanica.
Niettemin moet de effecten van relativiteit worden beschouwd, bijvoorbeeld wanneer het synchroniseren klok GPS satellieten, terrestrische systeem voor precies werken positioneringssysteem. Daarnaast is de vertragingstijd effect is het onderzoek naar elementaire deeltjes. Velen van hen zijn instabiel en in een zeer korte tijd omgezet in de andere. Meestal zijn ze echter snel te verplaatsen, en dus tijd voordat ze te converteren naar punt van de waarnemer gezien wordt uitgerekt, die hen in staat stelt om te registreren en te onderzoeken.
De speciale relativiteitstheorie ontstaan uit de noodzaak om de elektromagnetische theorie van licht met de monteurs snel combineren (en met een constante snelheid) van bewegende lichamen. Na de verhuizing naar Duitsland, Einstein voltooide zijn algemene relativiteitstheorie (GR), die toegevoegd aan de elektromagnetische en mechanische verschijnselen van de zwaartekracht. Het bleek dat het gravitatieveld kan worden omschreven als een vervorming van ruimte en tijd door een massief lichaam.
Een gevolg van de kromming van GR is de stralengang wanneer licht bij een grote massa. De eerste poging tot experimentele verificatie van de algemene relativiteitstheorie was in de zomer van 1914 zal worden gehouden onder toezicht van een zonsverduistering in de Krim. Echter, het Duitse team van astronomen werd geïnterneerd in verband met de oorlog. Het is in zekere zin opgeslagen brt reputatie omdat op dit moment de theorie fouten bevatten en gaf een onjuiste voorspelling van de afbuighoek van de bundel.
In 1919, de Britse natuurkundige Arthur Eddington tijdens de zonsverduistering observatie op het eiland Principe voor de westkust van Afrika was in staat om te bevestigen dat het licht ster (hij werd gezien door het feit dat de zon niet werd overschaduwd), langs de zon wordt afgebogen door precies een hoek, die de vergelijking te voorspellen Einstein.
Opening Eddington maakte Einstein een superster.
Zevende dag van november 1919, op het hoogtepunt van de Vredesconferentie van Parijs, als al die aandacht, zo lijkt het, moet worden besteed aan hoe de wereld zal zijn bestaan na de Eerste Wereldoorlog, de Londense krant The Times kwam met een redactioneel: "De revolutie in de wetenschap: een nieuwe theorie van het universum, Newton's ideeën verslagen. "
Reporters nagestreefd Einstein overal, kwellend verzoeken aan de relativiteitstheorie in een notendop uit te leggen, en de zalen, waar de Hij gaf openbare lezingen, werden gevuld met (in dit geval, volgens tijdgenoten, Einstein was niet erg goed docent; studenten hadden weinig begrip van de essentie van de lezing, maar toch kwam tot een beroemdheid te zien).
In 1921, Einstein samen met een Engels biochemicus en toekomstige president van Israël Chaim Weizmann Ik ging op tournee met een lezing van de Verenigde Staten om geld in te zamelen om joodse nederzettingen in steunen Palestina. Volgens The New York Times, «The Metropolitan Opera bezig waren alle plaatsen uit de orkestbak naar de laatste rij galorki, honderden mensen in de gangen." Correspondent benadrukt: "Einstein sprak Duits, maar enthousiast om te zien en de persoon te horen, die het wetenschappelijk concept van het universum, aangevuld met een nieuwe theorie van de ruimte, tijd en beweging, bezetten alle zetels in hal. "
Ondanks het succes van het grote publiek, de wetenschappelijke gemeenschap relativiteitstheorie werd ontvangen met grote moeite.
Van 1910-1921 progressieve gelijkgestemde collega's tien keer genomineerd Einstein voor de Nobelprijs voor de natuurkunde, maar conservatieve telkens het Nobelcomité geweigerd, daarbij verwijzend naar het feit dat de relativiteitstheorie nog onvoldoende experimentele ontvangen bevestiging.
Na de expeditie, Eddington het allemaal begon te groter schandaal geven, en in 1921, nog steeds niet overtuigd van de leden van de commissie nam een elegante oplossing - award Einstein Award, heeft geen melding van de relativiteitstheorie, te weten: "Voor diensten aan de theoretische natuurkunde en vooral voor zijn ontdekking van de wet van de foto-elektrische effect. "
Aryan physics tegen Einstein
Einstein's populariteit in het Westen veroorzaakte een pijnlijke reactie van collega's in Duitsland, die vrijwel werden geïsoleerd na militante manifest van 1914 en de nederlaag in de Eerste Wereldoorlog. In 1921, Einstein was de enige Duitse wetenschapper die een uitnodiging ontvangen in de wereld Solvay Physics Congres in Brussel (waar hij echter genegeerd ten gunste van een reis naar de VS met Weizmann).
Op hetzelfde moment, ondanks ideologische verschillen, met de meerderheid van de patriottische collega Einstein erin geslaagd om vriendschappelijke betrekkingen te onderhouden. Maar de extreem-rechtse studenten en wetenschappers, Einstein een reputatie als een verrader die Duitse wetenschap op een dwaalspoor klopt.
Een van de vertegenwoordigers van deze vleugel was Philipp Lenard. Hoewel in 1905 een experimentele studie van elektronen, waardoor het foto-elektrisch effect, Lenard ontving de Nobelprijs voor de natuurkunde, hij altijd last van het feit dat haar bijdrage aan de wetenschap onvoldoende wordt erkend graad.
Enerzijds, in 1893, leende hij de ontladingsbuis zelfgemaakte Röntgen en in 1895, Röntgen ontdekt dat de ontladingsbuizen zenden ongekende wetenschap stralen. Leonard van mening dat de opening van ten minste als een gezamenlijk moet worden beschouwd, maar alle eer van de ontdekking en de Nobelprijs voor de Natuurkunde in 1901 ging naar één Röntgen. Lenard verontwaardigd en zei dat de moeder-stralen, terwijl de röntgenbron slechts verloskundige. In dit geval blijkbaar in de beslissende experimenten röntgenbuis Lenard nog niet gebruikt.
Ten tweede, Lenard werd zeer beledigd door de Britse natuurkundige. Hij daagde de prioriteit van ontdekking van het elektron in Thomson en beschuldigde de Britse wetenschapper dat hij ten onrechte verwijst naar zijn werk. Lenard creëerde een model van het atoom, dat kan worden beschouwd als de voorloper van de Rutherford model, maar het was niet duidelijk gekenmerkt. Niet verrassend, Leonard noemde het Engels een natie van zelfzuchtige en bedrieglijke handelaren, en de Duitsers, integendeel - de natie helden en na de Eerste Wereldoorlog, bood aan een Britse intellectuele Continental regelen blokkade.
Ten derde, Einstein was in staat om de foto-elektrisch effect, en Lenard theoretisch te verklaren in 1913, nog voordat de controverse met betrekking tot de oorlog, zelfs aanbevolen hem voor een hoogleraarschap. Maar de Nobelprijs voor zijn ontdekking van de wet van het foto-elektrisch effect in 1921 gaf een Einstein.
Het begin van de jaren '20 in het algemeen waren een moeilijke tijd voor Lenard. Hij botste met linkse ideeën met enthousiasme door studenten en werd publiekelijk vernederd toen, na de moord op de joodse liberaal beleid oorsprong, en de Duitse minister van Buitenlandse Zaken Walter Rathenau weigerde de vlag dip aan zijn instituutsgebouw Heidelberg.
Zijn spaargeld belegd in obligaties van overheden, werden verbrand als gevolg van de inflatie, en in 1922 aan de gevolgen van ondervoeding tijdens de oorlog, de dood van zijn enige zoon. Lenard werd geneigd te geloven dat het probleem van Duitsland (met inbegrip van de Duitse Science) zijn het resultaat van een Joodse samenzwering.
Een naaste medewerker van Lenard op dit moment werd Johannes Stark, de Nobelprijs voor de Natuurkunde in 1919, ook de neiging om hun eigen falen schuld in de machinaties van de Joden. Stark na de oorlog, in tegenstelling tot de liberale Physical Society organiseerde de conservatieve "Duitse professionele community college leraren", waarmee geprobeerd om de financiering van onderzoek en de benoeming van de wetenschappelijke en onderwijs posities te controleren, maar niet Hij slaagde. Na niet aan een afgestudeerde student te beschermen in 1922, Stark zei dat wordt omringd door bewonderaars van Einstein, en ontslag uit de functie van hoogleraar aan de universiteit.
In 1924, zes maanden na de putsch in Grossdeutsche Zeitung krant publiceerde een artikel van Lenard en Stark, "Hitler en de geest van de wetenschap." De auteurs vergeleken Hitler met zulke reuzen van de wetenschap als Galileo, Kepler, Newton, en Faraday (Wat is geluk", dat de genie in het vlees, levend onder ons! "), en ook lof voor de Arische genie en veroordeeld zijn ontbindend Jodendom.
Volgens Lenard en Stark, wetenschap verderfelijke joodse invloed manifesteerde zich in nieuwe gebieden van de theoretische fysica - quantum mechanica en relativiteitstheorie, eist verwerping van oude ideeën en het gebruik van een complexe en onbekende wiskundige inrichting.
Voor de oudere generatie van wetenschappers, zelfs die getalenteerd als Leonard, was het een uitdaging dat er maar weinig in staat zijn om te accepteren zijn.
Lenard verzette zich tegen de "Joodse", dat wil zeggen, de theoretische fysica "Arische", dat is experimenteel, en eiste dat de Duitse wetenschap heeft zich gericht op het laatste. In het voorwoord van het boek "German Physics", schreef hij: "De Duitse fysicus? - Vraag mensen. Ik zou ook kunnen zeggen dat het Arische fysica of natuurkunde Nordic mensen klokkenluiders fysica, fysica van degenen die de studie van de natuurwetenschappen gesticht. "
Lang, "Aryan physics" Lenard en Stark bleef een marginaal verschijnsel en verschillende fysica oorsprong waren bezig met Duitsland, theoretisch en experimenteel onderzoek van de hoogste niveau.
Alles veranderde toen in 1933 werd kanselier van Duitsland Adolf Hitler. Einstein, die op dat moment in de Verenigde Staten was, weigerde de Duitse nationaliteit en het lidmaatschap van de Academie van Wetenschappen en Academy president Max Planck verheugd over het besluit: "Ondanks de diepe kloof tussen onze politieke opvattingen, zal onze persoonlijke vriendschap altijd ongewijzigd blijven," - verzekerde hij Einstein's personal correspondentie. Er zijn echter enkele leden van de Academy is geïrriteerd door het feit dat Einstein geen tijd demonstratief uit te sluiten had.
Al snel werd Johannes Stark voorzitter van de Fysisch-Technisch Instituut en de Duitse Research Foundation. In het komende jaar Duitsland een kwart van alle fysici en theoretische fysici helft heeft verlaten.