Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии




Скачать 97.87 Kb.
НазваниеОтносительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии
Дата публикации16.03.2013
Размер97.87 Kb.
ТипЗакон
uchebilka.ru > Физика > Закон
ЭЙНШТЕЙН (Einstein) Альберт (1879-1955), физик-теоретик, один из основателей современной физики, иностранный член-корреспондент РАН (1922) и иностранный почетный член АН СССР (1926). Родился в Германии, с 1893 года жил в Швейцарии, с 1914 в Германии, в 1933 г. эмигрировал в США. Создал частную (1905) и общую (1907-1916) теории относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал (1917) индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуации, создал квантовую статистику Бозе-Эйнштейна. С 1933 года ра­ботал над проблемами космологии и единой теории поля. В 30-е годы высту­пал против фашизма, войны, в 40-е — против применения ядерного оружия. В 1940 подписал письмо президенту США об опасности создания ядерного оружия в Германии, которое стимулировало американские ядерные исследо­вания. Нобелевская премия (1921, за труды по теоретической физике, осо­бенно за открытие законов фотоэффекта).

^ Детство. Начальное образование

Альберт Эйнштейн родился в старинном немецком городе Ульме, но через год семья переселилась в Мюнхен, где отец Альберта, Герман Эйнштейн, и дядя Якоб организовали небольшую компанию «Электротехническая фаб­рика Я. Эйнштейна и К°». Вначале дела компании, занимавшейся усовер­шенствованием приборов дугового освещения, электроизмерительной ап­паратурой и генераторами постоянного тока, шли довольно успешно. Но в 90-х гг. 19 в., в связи с расширением строительства крупных электроцентра­лей и линий дальних электропередач, возник целый ряд мощных электро­технических фирм. Надеясь спасти компанию, братья Эйнштейны в 1894 г. перебрались в Милан, однако через два года, не выдержав конкуренции, компания прекратила свое существование.

Дядя Якоб уделял много времени маленькому племяннику. «Я помню, на­пример, что теорема Пифагора была мне показана моим дядей еще до того, как в мои руки попала священная книжечка по геометрии», — так Эйнштейн в воспоминаниях, относящихся к 1945 году говорил об учебнике евклидовой геометрии. Часто дядя задавал мальчику математические задачи, и тот «ис­пытывал подлинное счастье, когда справлялся с ними».

Родители отдали Альберта сначала в католическую начальную школу, а затем в мюнхенскую классическую гимназию Луитпольда, известную как прогрессивное и весьма либеральное учебное заведение, но которую он так и не окончил, переехав вслед за семьей в Милан. И в школе, и в гимназии Альберт приобрел не лучшую репутацию. Чтение научно-популярных книг породило у юного Эйнштейна, по его собственному выражению, «прямо-таки фантастическое свободомыслие». В своих воспоминаниях М. Борн писал: «Уже в ранние годы Эйнштейн показал неукротимую волю к незави­симости. Он ненавидел игру в солдаты, потому что это означало насилие». Позже Эйнштейн говорил, что людям, которым доставляет удовольствие маршировать под звуки марша, головной мозг достался зря, они вполне мог­ли бы довольствоваться одним спинным.

^ Первый год в Швейцарии

В октябре 1895 г. шестнадцатилетний Эйнштейн отправился из Милана в Цюрих, чтобы поступить в Федеральную высшую техническую школу — зна­менитый Политехникум, для поступления в который не требовалось свиде­тельства об окончании средней школы. Блестяще сдав вступительные экза­мены по математике, физике и химии, он, однако, с треском провалился но другим предметам. Ректор Политехникума, оценив незаурядные математи­ческие способности Эйнштейна, направил его для подготовки в кантональ­ную школу в Аарау (в 20 милях к западу от Цюриха), которая в то время счи­талась одной из лучших в Швейцарии. Год, проведенный в этой школе, кото­рой руководил серьезный ученый и прекрасный педагог А. Таухшмид, ока­зался и очень полезным, и приятным.

^ Учеба в Политехникуме

Выпускные экзамены в Аарау Эйнштейн сдал вполне успешно (кроме эк­замена по французскому языку), что дало ему право на зачисление в Поли­техникум в Цюрихе. Кафедру физики там возглавлял профессор В. Г. Вебер, прекрасный лектор и талантливый экспериментатор, занимавшийся в основном вопросами электротехники. Поначалу он очень хорошо принял Эйнштейна, но в дальнейшем отношения между ними осложнились настоль­ко, что после окончания учебы Эйнштейн некоторое время не мог устро­иться на работу. В какой-то мере это объяснялось чисто научными причи­нами. Отличаясь консерватизмом взглядов на электромагнитные явления, Вебер не принимал теории Максвелла, представлений о поле и придержи­вался концепции дальнодействия. Его студенты узнавали прошлое физи­ки, но не ее настоящее и, тем более, будущее. Эйнштейн же изучал труды Максвелла, был убежден в существовании всепроникающего эфира и раз­мышлял о том, как на него действуют различные поля (в частности, магнит­ное) и как можно экспериментально обнаружить движение относительно эфира. Он тогда не знал об опытах Майкельсона и независимо от него пред­ложил свою интерференционную методику.

Но опыты, придуманные Эйнштейном, со страстью работавшим в физи­ческом практикуме, не имели шансов осуществиться. Преподаватели недо­любливали строптивого студента. «Вы умный малый, Эйнштейн, очень ум­ный малый, но у вас есть большой недостаток — вы не терпите замечаний», — сказал ему как-то Вебер, и этим определялось многое.

^ Бюро патентов. Первые шаги к признанию

После окончания Политехникума (1900) молодой дипломированный пре­подаватель физики (Эйнштейну шел тогда двадцать второй год) жил в ос­новном у родителей в Милане и два года не мог найти постоянной работы. Только в 1902 году он получил, наконец, по рекомендации друзей, место экс­перта в федеральном Бюро патентов в Берне. Незадолго до этого Эйнштейн сменил гражданство и стал швейцарским подданным. Через несколько меся­цев после устройства на работу он женился на своей бывшей цюрихской од­нокурснице Милеве Марич, родом из Сербии, которая была на четыре года старше его. В Бюро патентов, которое Эйнштейн называл «светским монас­тырем», он проработал семь с лишним лет, считая эти годы самыми счастли­выми в жизни. Должность «патентного служки» постоянно занимала его ум различными научными и техническими вопросами, но оставляла достаточно времени для самостоятельной творческой работы. Ее результаты к середине «счастливых бернских лет» составили содержание научных статей, которые изменили облик современной физики, принесли Эйнштейну мировую славу.

^ Броуновское движение

Первая из этих статей — «О движении взвешенных в покоящейся жидко­сти частиц, вытекающем из молекулярно-кинетической теории», вышедшая в 1905 году, — была посвящена теории броуновского движения. Это явление (непрерывное беспорядочное зигзагообразное движение частичек цветочной пыльцы в жидкости), открытое в 1827 г. английским ботаником Р. Броуном, уже получило тогда статистическое объяснение, но теория Эйнштейна (ко­торый не знал предшествующих работ по броуновскому движению) имела законченную форму и открывала возможности количественных эксперимен­тальных исследований. В 1908 эксперименты Ж. Б. Перрена полностью под­твердили теорию Эйнштейна, что сыграло важную роль для окончательного становления молекулярно-кинетических представлений.

^ Кванты и фотоэффект

В том же 1905 году вышла и другая работа Эйнштейна — «Об одной эврис­тической точке зрения на возникновение и превращение света». За пять лет до этого М. Планк показал, что спектральный состав излучения, испускаемо­го горячими телами, находит объяснение, если принять, что процесс излуче­ния дискретен, то есть свет испускается не непрерывно, а дискретными пор­циями определенной энергии. Эйнштейн выдвинул предположение, что и поглощение света происходит теми же порциями и что вообще «однородный свет состоит из зерен энергии (световых квантов)... несущихся в пустом про­странстве со скоростью света». Эта революционная идея позволила Эйнш­тейну объяснить законы фотоэффекта, в частности, факт существования «красной границы», то есть той минимальной частоты, ниже которой выби­вания светом электронов из вещества вообще не происходит.

Идея квантов была применена Эйнштейном и к объяснению других яв­лений, например, флуоресценции, фото-ионизации, загадочных вариаций удельной теплоемкости твердых тел, которые не могла описать класси­ческая теория.

Работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории света, были удостое­ны в 1921 голу Нобелевской премии.

^ Специальная теория относительности

Наибольшую известность Эйнштейну все же принесла теория относитель­ности, изложенная им впервые в 1905 г., в статье «К электродинамике движу­щихся тел». Уже в юности Эйнштейн пытался понять, что увидел бы наблю­датель, если бы бросился со скоростью света вдогонку за световой волной. Теперь Эйнштейн решительно отверг концепцию эфира, что позволило рас­сматривать принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не только ограниченный рамками механики.

Эйнштейн выдвинул удивительный и на первый взгляд парадоксальный постулат, что скорость света для всех наблюдателей, как бы они ни двига­лись, одинакова. Этот постулат (при выполнении некоторых дополнитель­ных условий) приводит к полученным ранее X. Лоренцем формулам для пре­образований координат и времени при переходе из одной инерциальной сис­темы отсчета в другую, движущуюся относительно первой. Но Лоренц рас­сматривал эти преобразования как вспомогательные, или фиктивные, не име­ющие непосредственного отношения к реальному пространству и времени. Эйнштейн понял реальность этих преобразований, в частности, реальность относительности одновременности.

Таким образом, принцип относительности, установленный для механики еще Галилеем, был распространен на электродинамику и другие области фи­зики. Это привело, в частности, к установлению важного универсального со­отношения между массой М, энергией Е и импульсом Р: Е2 = M2С4 + Р2С2 (где с — скорость света), которое можно назвать одной из теоретических предпо­сылок использования внутриядерной энергии.

^ Профессорская деятельность. Приглашение в Берлин.

Общая теория относительности

В 1905 г. Эйнштейну было 26 лет, но его имя уже приобрело широкую изве­стность. В 1909 г. он избран профессором Цюрихского университета, а через два года — Немецкого университета в Праге. В 1912 г. Эйнштейн возвратился в Цюрих, где занял кафедру в Политехникуме, но уже в 1914 г. принял при­глашение переехать на работу в Берлин в качестве профессора Берлинского университета и одновременно директора Института физики. Германское под­данство Эйнштейна было восстановлено. К этому времени уже полным хо­дом шла работа над общей теорией относительности. В результате совмест­ных усилий Эйнштейна и его бывшего студенческого товарища М. Гроссма­на в 1912 г. появилась статья «Набросок обобщенной теории относительнос­ти», а окончательная формулировка теории датируется 1915 годом. Эта тео­рия, по мнению многих ученых, явилась самым значительным и самым кра­сивым теоретическим построением за всю историю физики. Опираясь на всем известный факт, что «тяжелая» и «инертная» массы равны, удалось найти принципиально новый подход к решению проблемы, поставленной еще И. Ньютоном: каков механизм передачи гравитационного взаимодействия между телами и что является переносчиком этого взаимодействия.

Ответ, предложенный Эйнштейном, был ошеломляюще неожиданным: в роли такого посредника выступала сама «геометрия» пространства — време­ни. Любое массивное тело, по Эйнштейну, вызывает вокруг себя «искривле­ние» пространства, то есть делает его геометрические свойства иными, чем в геометрии Евклида, и любое другое тело, движущееся в таком «искривлен­ном» пространстве, испытывает воздействие первого тела.

Общая теория относительности привела к предсказанию эффектов, которые вскоре получили экспериментальное подтверждение. Она позволила также сфор­мулировать принципиально новые модели, относящиеся ко всей Вселенной, в том числе и модели нестационарной (расширяющейся) Вселенной (Фридман).

Эмиграция

Не без колебаний принял Эйнштейн предложение переехать в Берлин. Но возможность общения с крупнейшими немецкими учеными, в числе кото­рых был и Планк, привлекала его.

Политическая и нравственная атмосфера в Германии делалась все тягостнее, антисемитизм поднимал голову, и когда власть захватили фашисты, Эйнштейн в 1933 г. навсегда покинул Германию. Отметим, что в качестве одной из возмож­ных стран эмиграции Эйнштейн рассматривал СССР, который в то время имел репутацию прогрессивного государства. Эмигрировал Эйнштейн в США. Впос­ледствии в знак протеста против фашизма он отказался от германского поддан­ства и вышел из состава Прусской и Баварской Академий наук. В берлинский период, кроме общей теории относительности, Эйнштейном была разработана статистика частиц целого спина, введено понятие вынужденного излучения, иг­рающего важную роль в лазерной физике, предсказано (совместно с де Гаазом) явление возникновения вращательного импульса тел при их намагничивании и др. Однако, будучи одним из создателей квантовой теории, Эйнштейн не при­нял вероятностной интерпретации квантовой механики, полагая, что фундамен­тальная физическая теория не может быть статистической по своему характеру. Он нередко повторял, что «Бог не играет в кости» со Вселенной.

Переехав в США, Эйнштейн занял должность профессора физики в новом институте фундаментальных исследований в Принстоне (штат Нью-Джер­си). Он продолжал заниматься вопросами космологии, а также усиленно ис­кал пути построения единой теории поля, которая бы объединила гравита­цию, электромагнетизм (а возможно, и остальное). И хотя реализовать эту программу ему не удалось, это не поколебало репутации Эйнштейна как од­ного из величайших естествоиспытателей всех времен.

В Принстоне Эйнштейн стал местной достопримечательностью. Его знали как физика с мировым именем, но для всех он был скромным, приветливым и не­сколько эксцентричным человеком, с которым можно было столкнуться прямо на улице. В часы досуга он любил музицировать. Начав учиться игре на скрипке в шесть лет, Эйнштейн продолжал играть всю жизнь, иногда в ансамбле с други­ми физиками. Ему нравился парусный спорт, который, как он полагал, необык­новенно способствует размышлениям над физическими проблемами. Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952 г., которое он не принял.

В умах многих людей имя Эйнштейна связано с атомной проблемой. Дей­ствительно, понимая, какой трагедией для человечества могло бы оказаться создание в фашистской Германии атомной бомбы, он в 1939 г. направил прези­денту США письмо, послужившее толчком для работ в этом направлении в Америке. Но уже в конце войны его отчаянные попытки удержать политиков и генералов от преступных и безумных действий оказались тщетными. Бомбар­дировку Нагасаки и Хиросима Эйнштейн воспринимал как личную трагедию.

Эйнштейн скончался в Принстоне от аневризмы аорты.

Н. Григорьев

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconТема: Законы фотоэффекта
Цель: Раскрыть взаимосвязь гипотезы Планка с явлением фотоэффекта; объяснить это явление и его законы на основе квантовой теории

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconСообщение на тему
Открыл (1660) закон, названный его именем. Высказал гипотезу тяготения. Сторонник волновой теории света. Улучшил и изобрел многие...

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconХук) (Нооkе) Роберт (1635-1703), английский естествоиспытатель, разносторонний...
Открыл (1660) за­кон, названный его именем. Высказал гипотезу тяготения. Сторонник волно­вой теории света. Улучшил и изобрел многие...

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconХайзенберг) (Heisenberg) Вернер (1901-1976), немец­кий физик-теоретик,...
Труды по структуре атомного ядра, релятивистской квантовой механике, единой теории поля, теории ферромагнетизма, философии естествозна­ния....

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconРеферат по философии. Общие положения теории относительности Чтобы...

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconЗаконы фотоэффекта
Поглотив квант энергии, электрон из валентной зоны может перейти в зону проводимости, то есть стать свободным электроном, способным...

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconЗаконы фотоэффекта
Поглотив квант энергии, электрон из валентной зоны может перейти в зону проводимости, то есть стать свободным электроном, способным...

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconЗадержание лица согласно Уголовного процессуального кодекса Украины (2012 г.)
Уголовный процессуальный кодекс Украины (далее – упк) установил новый порядок задержания физических лиц и сроки задержания, ввел...

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconВторой постулат специальной теории относительности утверждает, что...
Второй постулат специальной теории относительности утверждает, что … (скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат,...

Относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии iconCoulomb) Шарль Огюстен (1736-1806), французский инженер и физик,...
Кулон (Coulomb) Шарль Огюстен (1736-1806), французский инженер и физик, один из основателей электростатики. Исследовал деформацию...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<