Som Albert Einstein kjempet for den europeiske verden og teoretisk fysikk

Ved begynnelsen av det tjuende århundre i fysikk ble gjort store funn, hvorav noen tilhørte Albert Einstein, skaperen av den generelle relativitetsteorien.

Forskere er på randen av en helt nytt syn på universet, som kreves av dem intellektuell mot, klar til å stupe inn i teori og ferdigheter til å håndtere komplekse matematisk apparat. Kall det mottatt, ikke alle, og når det skjer, på den vitenskapelige debatten lagrede politiske forskjeller forårsaket av den første Verdenskrig, Da - den kom til makten av Hitler i Tyskland. Einstein og umiddelbart ble en nøkkelfigur rundt som brøt spydet.

Einstein mot alle

Den første verdenskrig ble ledsaget av et oppsving patriotisk blant befolkningen mellom partene, inkludert forskere.

I Tyskland i 1914, 93 forskere og kunstnere, deriblant Max Planck og Fritz Haber Wilhelm Conrad Röntgen, publiserte et manifest, uttrykker full støtte for regjeringen og krigen, som det fører: "Vi, representanter for tysk vitenskap og kunst, til å erklære alle kulturelle verden protest mot løgn og bakvaskelse, som våre fiender prøver å forurense det rette i Tyskland pålagt det en tung kamp for eksistens.

<...> Uten tysk militarisme tysk kultur ville ha blitt ødelagt for lenge siden i fødselen. Tysk militarisme er et derivat av den tyske kulturen, og han ble født i et land som, som ingen andre land i verden utsettes for i århundrer, plyndring raids. "

Men jeg fant en tysk forsker, som snakket sterkt mot slike ideer. Albert Einstein publiserte i 1915 en avkastning manifest "europeere": "Aldri før etter krigen ikke hadde brutt samspillet mellom kulturer. <...> Taushets europeere som har utdanning og god vilje - ikke råd til å gi i Europa ". Men denne appellen, med unntak av Einstein signert bare tre personer.

Tysk forsker Einstein ble ganske nylig, men er født i Tyskland. Skole og universitet han ble uteksaminert i Sveits, og da nesten ti år, ulike europeiske universiteter nektet ham adgang til arbeid. Dette var delvis på grunn av det faktum hvordan Einstein snudde å vurdere hans kandidatur.

Derfor, i et brev til Paul Drude, skaperen av elektronet teori av metaller, han først påpekte to feil i sin teori, og bare da bedt om å ta på seg jobben.

Som et resultat, Einstein hadde å bosette seg i den sveitsiske patentkontoret i Bern, og bare på slutten av 1909, var han i stand til å få en stilling ved universitetet i Zürich. Og allerede i 1913, Max Planck seg med den fremtidige nobelprisvinner i kjemi Walther Nernst personlig kom i Zürich tale Einstein for å ta tysk statsborgerskap, flytte til Berlin, og bli medlem av den prøyssiske Academy of Sciences og direktør for Institute Fysikk.

Arbeidet var for Einstein i patentkontoret utrolig produktiv fra et vitenskapelig synspunkt. "Når noen gikk av, dyttet jeg henne notater i en skuff og lot til å være engasjert i patent arbeid," - han tilbakekalt. 1905 gikk inn i historien som en vitenskap Annus mirabilis"Annus mirabilis".

I år i tidsskriftet Annalen der Physik var fire artikler av Einstein, der han var i stand til teoretisk beskrive Brownske bevegelser forklart, ved hjelp av Planck ide av lys kvanter, fotoelektrisk effekt, eller elektronemisjon fra et metall effekt når de bestråles med lys (i nevnte J. eksperiment. J.. Thomson oppdaget elektronet), og gjøre et avgjørende bidrag til etableringen av den spesielle relativitetsteorien.

Utrolig tilfeldighet: relativitetsteorien dukket opp nesten samtidig med kvanteteorien, og like plutselig og ugjenkallelig forandret grunnlaget for fysikk.

I det nittende århundre ble det etablert bølgen natur lys, og forskere er interessert i strukturen av stoffet, hvor bølgene forplanter seg.

Til tross for at ingen ennå har sett luft (såkalt dette stoffet) direkte, uten tvil, at den finnes, og gjennomsyrer hele Universet ikke oppstår: det var klart at bølgen skal utvides til en viss elastisk medium, i likhet med sirklene fra en stein kastet i vannet: vannoverflaten ved punktet for forekomsten stein begynner å svinge, og som det er elastisk, blir vibrasjonene overføres til nabopunkt fra dem - til nabo og så videre. Eksistensen av fysiske objekter som ikke kan sees med hjelp av tilgjengelige virkemidler, etter oppdagelsen av atomer og elektroner, også, er ingen overraskelse.

En enkle spørsmål som klassisk fysikk ikke kunne finne et svar, ble: er interessert i om luften beveger organer i det? Ved slutten av det nittende århundre noen eksperimenter viste tydelig at eteren er fullt rives med bevegelige organer, og andre, og ikke mindre enn overbevisende - som er interessert bare delvis.

Sirkler på vann - et eksempel på en bølge i et elastisk medium. Hvis ingen bevegelige legemet bærer ester av a, vil lysets hastighet i forhold til legemet bestå av lysets hastighet i forhold til eter og det meste av kroppen hastighet. Dersom den fullt ut bærer ester (som oppstår ved bevegelse i en viskøs væske), lysets hastighet i forhold til legemet er lik lysets hastighet i forhold til eter og er ikke avhengig av hastigheten på kroppen.

Franske fysikeren Louis Fizeau i 1851 år viste at esteren av delvis interessert i et bevegelig strøm av vann. I en serie eksperimenter 1880-1887 amerikanske Albert Michelson og Edward Morley, på den ene siden, bekreftet med større nøyaktighet Fizeau konklusjon og med den andre - vi fant ut at jorden roterer rundt solen, helt bærer eter sammen, det vil si at lysets hastighet i verden ikke avhengig av hvordan det trekk.

For å bestemme hvordan jorden beveger seg i forhold til eter, Michelson og Morley konstruert en spesiell enhet, et interferometer (se. Skjemaet nedenfor). Lys fra kilden faller på den semitransparent plate, blir delvis reflektert fra et speil 1 og delvis går til speilet 2 (speilet er i samme avstand fra plate). De stråler som reflekteres fra speilene, og deretter gå inn på en gjennomskinnelig plate og fra den kommer sammen ved detektoren, hvor et interferensmønster.

Når jorden beveges i forhold til eter, for eksempel i retning av speilet 2 og deretter lysets hastighet i de horisontale og vertikale retninger ikke vil varer, som skal føre til en forskyvning av bølgefaser som reflekteres fra forskjellige speil til detektoren (for eksempel som vist i diagrammet, nederst til høyre). I virkeligheten ble forskyvning ikke observert (se. Nedre venstre).

Einstein vs. Newton

I et forsøk på å forstå bevegelsen av eter og lys forplantning i det Lorentz og franske matematikeren Henri Poincaré hadde tyder på at størrelsen av de bevegelige legemer er i endring sammenlignet med størrelsen av fast og dessuten tiden for vandrende legemer er mer tyktflytende. Det er vanskelig å forestille seg - og Lorentz betraktet disse forutsetningene mer som en matematisk triks enn å fysisk effekt - men de har lov til å bli enige om mekanikk, elektromagnetisk teori av lys og de eksperimentelle data.

Einstein i to artikler i 1905 kan på grunnlag av intuitive hensyn å skape en sammenhengende teori, hvor alle disse fantastiske effekter er et resultat av to postulater:

• lyshastigheten er konstant og ikke avhengig av hvordan farten kilde og mottaker (og er tilnærmet lik 300 000 km / s);
• til en hvilken som helst fysisk system fysiske lover er den samme uansett om det er i bevegelse uten akselerasjon (ved en hvilken som helst hastighet) eller hvile.

Og han førte den mest kjente fysiske formelen - E = mc²! Videre, på grunn av bevegelse av den første postulat eter opphørt ha en verdi Einstein bare forlatt det - lys kan forplante seg i vakuum.

Effekten av Tidsdilatasjon, særlig fører til den berømte "tvillingparadokset". Hvis en av de to tvillingene, Ivan, blir sendt på et romfartøy til stjernene, og den andre, Peter, er fortsatt venter på ham på jorden, etter avkastning viser seg at Ivan hadde alderen mindre enn Peter, fordi tid for ham å bevege seg raskt romskip rant saktere enn Jorden.

Denne effekten, samt andre forskjeller mellom relativitetsteorien fra den ordinære mekanikk, vises bare på en stor hastighet, kan sammenlignes med lysets hastighet, og så vi aldri møtt dem i deres daglige livet. For normal hastighet som vi møter i verden, fraksjonen v / c (tilbakekalling, C = 300.000 kilometer per sekund) skiller seg svært lite fra bakken, og vi kommer tilbake til et kjent og komfortabel verden av skole mekanikk.

Likevel må virkningene av relativitet bli vurdert, f.eks ved synkronisering av klokken til GPS-satellitter, med bakkebasert system for nøyaktig arbeid posisjoneringssystem. I tillegg nedbremsingstid virkning er undersøkelsen av elementærpartikler. Mange av dem er ustabile og i en svært kort tid forvandlet til den andre. Vanligvis, men de raskt flytte, og dermed tid før du konverterer dem til observatør synspunkt er strukket, noe som gir dem mulighet til å registrere og undersøke.

Den spesielle relativitetsteori oppsto fra behovet for å avstemme den elektromagnetisk teori om lys med mekanikken hurtig (og ved en konstant hastighet) for vandrende legemer. Etter flytting til Tyskland, Einstein fullført sin generelle relativitetsteori (GR), som legges til de elektromagnetiske og mekaniske fenomener av tyngdekraften. Det viste seg at gravitasjonsfeltet kan beskrives som en deformasjon av rom og tid ved et massivt legeme.

En følge av krumningen av GR er strålegangen når lyset passerer i nærheten av en stor masse. Det første forsøket på eksperimentell verifisering av generell relativitet skulle holdes i løpet av sommeren 1914 under tilsyn av en solformørkelse i Krim. Imidlertid ble det tyske laget av astronomer internert i forbindelse med krigen. Det er på en måte reddet GRT rykte fordi i øyeblikket teorien inneholdt feil og ga et feil prediksjon av avbøyningsvinkelen av strålen.

I 1919 britiske fysikeren Arthur Eddington under solformørkelsen observasjon på øya Principe utenfor vestkysten av Afrika var i stand til å bekrefte at lyset stjerners (han ble sett av det faktum at solen ikke var tidlig), forbi Solen er avbøyes av nøyaktig en vinkel, som spår ligningen Einstein.

Åpning Eddington gjort Einstein en superstjerne.

Syvende dag i november 1919, på høyden av fredskonferansen i Paris, når all oppmerksomhet, det ville virke, bør være fokusert på hvordan verden vil være eksistere etter den første verdenskrig, den London-avisen The Times kom ut med en redaksjonell: "Revolusjonen i vitenskapen: en ny teori om universet, Newtons ideer beseiret. "

Reportere forfulgt Einstein overalt, trakasserende forespørsler om å forklare relativitetsteorien i et nøtteskall, og hallene, der Han ga offentlige forelesninger, ble fylt med (i dette tilfellet, ifølge samtidige, Einstein var ikke veldig bra foreleser; elevene hadde liten forståelse av essensen i foredraget, men likevel kom for å se en kjendis).

I 1921 Einstein sammen med en engelsk biokjemiker og fremtidig president i Israel Chaim Weizmann Jeg gikk på en foredragsturné i USA for å skaffe midler til å støtte jødiske bosettinger i Palestina. Ifølge The New York Times, «The Metropolitan Opera var opptatt alle steder fra orkestergraven til den siste raden galorki, hundrevis av mennesker står i midtgangen." Korrespondent streket: "Einstein snakket tysk, men ivrige etter å se og høre personen, som suppleres vitenskapelige begrepet universet med en ny teori om rom, tid og bevegelse, okkuperte alle setene i hall. "

Til tross for suksessen til allmennheten, ble det vitenskapelige samfunn relativitetsteorien mottatt med store vanskeligheter.

Fra 1910 til 1921 progressive-tenkende kolleger ti ganger nominert Einstein for Nobelprisen i fysikk, men konservativ hver gang Nobelkomiteen nektet, siterer det faktum at relativitetsteorien ennå ikke har fått tilstrekkelig eksperimentell bekreftelse.

Etter ekspedisjonen Eddington det hele begynte å gi større skandale, og i 1921, fortsatt ikke overbevist om komiteens medlemmer tok en elegant løsning - pris Einstein Award, nevnte ikke relativitetsteorien, nemlig: "For tjenester til teoretisk fysikk, og særlig for sin oppdagelse av loven om den fotoelektriske effekt. "

Aryan fysikk mot Einstein

Einsteins popularitet i Vesten forårsaket en smertefull reaksjon av kolleger i Tyskland, som ble praktisk talt isolert etter militant manifest av 1914 og nederlaget i første verdenskrig. I 1921 Einstein var den eneste tyske vitenskapsmannen som fikk en invitasjon til verden Solvay fysikk kongressen i Brussel (som han imidlertid ignorert til fordel for en tur til USA med Weizmann).

Samtidig, til tross for ideologiske forskjeller, med de fleste av patriotiske kolleger Einstein klart å opprettholde vennskapelige forbindelser. Men de høyreekstreme studenter og forskere, Einstein fått et rykte som en forræder som banker på tysk science avveie.

En av representantene for denne fløyen var Philipp Lenard. Til tross for det faktum at i 1905 for en eksperimentell studie av elektroner, noe som resulterer i den fotoelektriske effekt, Lenard mottok Nobelprisen i fysikk, han alltid led av det faktum at dens bidrag til vitenskapen ikke er anerkjent nok grad.

For det første, i 1893, lånte han utløpsrøret hjemmelaget roentgen, og i 1895, roentgen oppdaget at utladningsrørene avgir som hittil har vært ukjent for real stråler. Leonard mener at åpningen bør minst bli betraktet som en felles, men all ære av funnet og Nobelprisen i fysikk i 1901 gikk til en Roentgen. Lenard var indignert og sa det er mor-stråler, mens X-ray er bare en jordmor. I dette tilfellet, tilsynelatende, i de avgjørende eksperimenter X-ray tube Lenard fortsatt ikke brukt.

For det andre, Lenard ble mye fornærmet av den britiske fysikeren. Han utfordret prioritering av oppdagelsen av elektronet i Thomson og anklaget den britiske forskeren at han feilaktig refererer til sitt arbeid. Lenard opprettes en modell av atomet, som kan betraktes som forløperen til den Rutherford modellen, men det ble ikke merket på riktig måte. Ikke overraskende, Leonard kalt den engelske en nasjon av egoistisk og svikefulle tradere, og tyskerne, tvert imot - nasjonen helter og etter første verdenskrig, tilbød seg å arrangere en britisk intellektuell Continental blokade.

Tredje, Einstein var i stand til å teoretisk forklare den fotoelektriske effekten, og Lenard i 1913, selv før striden knyttet til krig, selv anbefalte ham for et professorat. Men Nobelprisen for sin oppdagelse av loven om den fotoelektriske effekten i 1921 ga en Einstein.

Begynnelsen av 20-årene var generelt en vanskelig tid for Lenard. Han kolliderte med venstreorienterte ideer med entusiasme av studenter og ble offentlig ydmyket da, etter drapet på den jødiske liberale politikk opprinnelse, og tysk utenriksminister Walther Rathenau nektet å dyppe flagget til sitt institutt bygningen Heidelberg.

Sine sparepenger investert i gjeldspapirer fra regjeringen, ble brent som følge av inflasjon, og i 1922 fra virkningene av underernæring under krigen, at hans eneste sønn. Lenard ble tilbøyelig til å tro at problemet med Tyskland (inkludert den tyske Science) er et resultat av en jødisk konspirasjon.

En nær medarbeider av Lenard på denne tiden ble Johannes Stark, Nobelprisen i fysikk i 1919, har også en tendens til å skylde på sine egne feil i intrigene til jødene. Stark etter krigen, i motsetning til liberal Physical Society organiserte konservative "tysk profesjonell Community College lærere", som prøvde å styre finansieringen av forskning og oppnevning til de vitenskapelige og undervisningsstillinger, men ikke Han lyktes. Etter ikke å beskytte en graduate student i 1922, sa Stark som er omgitt av beundrere av Einstein, og trakk seg fra stillingen som universitetsprofessor.

I 1924, seks måneder etter at ølkjellerkuppet i Grossdeutsche Zeitung avisen publiserte en artikkel av Lenard og Stark, "Hitler og ånden av vitenskap." Forfatterne sammenlignet Hitler med slike giganter av vitenskap som Galileo, Kepler, Newton, og Faraday ( "Hva lykke, at geniet i kjødet levende blant oss! "), og også roste den ariske geni og fordømt hans rotne Jødedommen.

Ifølge Lenard og Stark, vitenskap pernisiøs jødisk innflytelse manifestert seg i nye områder av teoretisk fysikk - quantum mekanikk og relativitetsteori, krevende avvisning av gamle ideer og bruke en kompleks og ukjent matematisk apparat.

For den eldre generasjon forskere, også de talentfulle som Leonard, var det en utfordring som få har vært i stand til å akseptere.

Lenard imot "jødisk", det vil si teoretisk fysikk "ariske", som er eksperimentell, og krevde at tyske vitenskapen har fokusert på sistnevnte. I forordet til boken "tysk fysikk", skrev han: "Den tyske fysikeren? - Spør folk. Jeg kunne også si de ariske fysikk eller fysikk nordiske folks varslere fysikk, fysikk av de som grunnla studiet av naturvitenskap. "

I lang tid, "arisk fysikk" Lenard og Stark forble et marginalt fenomen, og forskjellige fysikk opprinnelse ble engasjert i Tyskland, teoretisk og eksperimentell forskning av høyeste nivå.

Alt forandret seg da i 1933 ble kansler i Tyskland Adolf Hitler. Einstein, som var på den tiden i USA, nektet tysk statsborgerskap og medlemskap i Academy of Sciences og Academy president Max Planck velkommen beslutningen: "Til tross for den dype kløften mellom våre politiske synspunkter, vil vår personlige vennskap alltid forbli uendret," - han forsikret Einsteins personlige korrespondanse. Imidlertid har enkelte medlemmer av akademiet blitt irritert av det faktum at Einstein ikke hadde tid demonstrativt ekskludert fra det.

Snart Johannes Stark ble president i Fysisk-Technical Institute og den tyske Research Foundation. I løpet av det neste året Tyskland har etterlatt seg en fjerdedel av alle fysikere og teoretiske fysikere halvparten.