Albert Einstein - Zázračný rok

Albert Einstein

Zázračný rok

Napriek tomu, že Einstein mal dennú prácu na patentovom úrade, strávil väčšinu času vývojom vlastných vedeckých teórií. Do roku 1905 bol pripravený predstaviť svoje teórie svetu. V tom roku publikoval štyri vedecké práce, z ktorých každá sa týkala iného predmetu, vo fyzikálnom časopise s názvomAnnals of Physics. Tieto práce boli priekopnícke a vytvorili základ modernej fyziky. Tento výbuch vedeckých objavov historici často nazývajú „Zázračný rok“.

Fotoelektrický efekt a svetelné kvantá

Prvý príspevok publikovaný Einsteinom v Zázračnom roku mal názov „Z heuristického hľadiska týkajúceho sa výroby a premeny svetla. “ Tento príspevok predstavil myšlienku, že svetlo nie je spojitá vlna, ale že sa skladá z paketov, ktoré nazval kvantá. Neskôr by sa výraz „fotóny“ použil na opísanie Einsteinových malých častíc svetla.

Einstein túto myšlienku nevytiahol len tak zo vzduchu, odvodil ju zo súčasných vedeckých teórií a experimentov uskutočňovaných inými fyzikmi. Práce Maxa Plancka (Planckova konštanta), ako aj experimentálne práce na fotoelektrickom efekte, ktoré vykonal Philipp Lenard, mali veľký vplyv na Einsteinovu teóriu.

Výkres fotoelektrického javu
Fotoelektrický efekt
Zdroj: Wikimedia Commons


Túto myšlienku, že svetlo existuje v kvantách, pôvodne odmietla vedecká komunita vrátane väčšiny veľkých fyzikov tej doby (dokonca aj Max Planck túto hypotézu odmietol). Až po mnohých rokoch, v roku 1919, keď experimenty preukázali presnosť Einsteinovej teórie, sa teória fotónov stala všeobecne akceptovanou. Keď bol Einstein v roku 1921 ocenený Nobelovou cenou, bola konkrétne spomenutá jeho práca o fotoelektrickom efekte. Dnes je fotón základnou súčasťou modernej fyziky.

Brownov pohyb

Einsteinov druhý príspevok z roku 1905 nebol taký priekopnícky ako jeho prvý, napriek tomu sa ukázal ako dôležitý míľnik v dejinách fyziky. Príspevok mal názov „O pohybe malých častíc suspendovaných v stacionárnej tekutine, ako to vyžaduje molekulárna kinetická teória tepla. “

V tomto príspevku Einstein použil náhodný pohyb molekúl na vysvetlenie Brownovho pohybu v kvapaline. Až do tohto bodu bolo vysvetlenie Brownovho pohybu v kvapaline kameňom úrazu v snahe dokázať existenciu molekúl a atómov. Pomocou štatistickej fyziky dokázal Einstein vysvetliť, ako môžu malé náhodné účinky miliónov malých molekúl spôsobiť pohyb väčšej častice (t. J. Brownov pohyb). Tento príspevok preukázal nielen existenciu molekúl a atómov, ale aj význam štatistickej fyziky vo vede.

Farebne odlíšený graf Brownovho pohybu
Graf ukazujúci difúziu Brownových častíc
Zdroj: Nerovnovážna štatistická termodynamika


Špeciálna relativita

Einsteinov tretí dokument z roku 1905 mal názov „O elektrodynamike pohybujúcich sa telies. “ Tento dokument by sa neskôr stal známym ako Einsteinova teória špeciálnej relativity. Tento príspevok priniesol veľké zmeny v mechanike fyziky, keď sa relatívna rýchlosť medzi objektmi blížila k rýchlosti svetla. Výsledky Einsteinovej teórie priniesli niekoľko prelomových konceptov vrátane myšlienky, že čas, hmotnosť a priestor nie sú konštantné voči objektom pohybujúcim sa rôznymi rýchlosťami.

V článku Einstein predpokladal, že rýchlosť svetla bola vždy konštantná. Nezmenilo sa to na základe relatívnej rýchlosti pozorovateľa a svetelného zdroja. Potom preskúmal myšlienku simultánnych udalostí a dospel k záveru, že udalosti, ktoré sa javia súčasne jednému pozorovateľovi, sa nemusia javiť súčasne s iným pozorovateľom. Na rozdiel od mnohých vedeckých prác Einstein vysvetlil svoju novú teóriu skôr opísaním myšlienkových experimentov ako zložitej matematiky. Na ilustráciu fungovania jeho teórie použil príklad osoby cestujúcej vo vlaku oproti osobe stojacej na nástupišti.

Einstein tiež tvrdil, že záhadný „éter“, ktorý sa vedci pokúšali definovať už stovky rokov, neexistoval. Možno to dnes neznie priekopnícky, ale pojem „éter“ bol v tom čase vo fyzike dôležitým nápadom. Odmietnutie myšlienky na „éter“ bolo odvážnym tvrdením a zmenilo smer fyziky.

Portrét Hendrika Lorentza
Einstein čerpal z práce holandského fyzika
Hendrik Lorentz pri definovaní špeciálnej relativity

Zdroj: Kráľovská knižnica


Masovo-energetická ekvivalencia

Záverečná práca Einsteinovho zázračného roku mala názov „Závisí zotrvačnosť tela od jeho energetického obsahu?„Tento príspevok predstavil jednu z najslávnejších vedeckých rovníc v histórii: E = mcdva. V tomto príspevku boli použité niektoré koncepty, ktoré Einstein prvýkrát navrhol vo svojej práci venovanej špeciálnej relativite. Ukázalo sa, že hmotnosť objektu je mierou energetického obsahu objektu. Hmota a energia boli v podstate to isté.

Táto myšlienka a slávna Einsteinova rovnica mali obrovské dôsledky. Rovnica demonštrovala, že aj malé množstvo hmoty obsahovalo obrovské množstvo energie. Ak sa pozriete na Einsteinovu rovnicu, uvidíte, že energia (E) sa rovná hmotnosti (m) krát druhá mocnina rýchlosti svetla (c). Rýchlosť svetla (c) je konštantná a veľké množstvo (približne 300 000 km / s alebo 186 000 míľ / s). Takže aj malé množstvo hmoty vynásobené cdvabude veľa energie. Táto myšlienka nakoniec viedla k atómovej bombe a jadrovej energii.

Einstein
Einsteinov slávny vzorec E = mc2
Autor: Derek Jensen


Zaujímavý fakt

Einstein tiež predstavil svoju dizertačnú prácu „Nové určenie molekulárnych rozmerov„v priebehu roku 1905 získal doktorát z fyziky na univerzite v Zürichu.



Albert Einstein Životopis Obsah
  1. Prehľad
  2. Vyrastá Einstein
  3. Školstvo, patentový úrad a manželstvo
  4. Zázračný rok
  5. Teória všeobecnej relativity
  6. Akademická kariéra a Nobelova cena
  7. Opustenie Nemecka a druhá svetová vojna
  8. Ďalšie objavy
  9. Neskôr Život a smrť
  10. Citáty a bibliografia Alberta Einsteina
>> Vynálezcovia a vedci

Ďalší vynálezcovia a vedci:
Alexander Graham Bell
Rachel Carson
George Washington Carver
Francis Crick a James Watson
Marie Curie
Leonardo da Vinci
Thomas Edison
Albert Einstein
Henry Ford
Ben Franklin
Robert Fulton
Galileo
Jane Goodall
Johannes Gutenberg
Stephen Hawking
Antoine Lavoisier
James Naismith
Isaac Newton
Louis Pasteur
Bratia Wrightovci


Citované práce