Během čtyř měsíců, březen až červen 1905, Albert Einstein produkoval čtyři dokumenty, které revolucionizovaly vědu. Jeden vysvětlil, jak změřit velikost molekul v kapalině, druhý navrhl, jak určit jejich pohyb, a třetí popisuje, jak světlo přichází v paketech zvaných fotony - základ kvantové fyziky a myšlenka, která mu nakonec získala Nobelovu cenu. Čtvrtá práce představila speciální relativitu, která vedla fyziky k přehodnocení pojmů prostoru a času, které stačily od úsvitu civilizace. Poté, o několik měsíců později, téměř jako důsledek, Einstein v pátém článku zdůraznil, že hmota a energie mohou být zaměnitelné konkrétně na atomové úrovni, že E = mc2, vědecký základ jaderné energie a nejslavnější matematická rovnice v Dějiny.
Související obsah
- Jak Albert Einstein využil svou slávu k vypovězení amerického rasismu
Není divu, že rok 2005 byl celosvětově označen za oslavu všech věcí Einsteina. Mezinárodní fyzikální organizace prohlásily tento sté výročí za Světový rok fyziky a tisíce vědeckých a vzdělávacích institucí následovaly jejich vedení. Obrazy Einsteina se staly ještě běžnějšími, než je obvyklé, diskuse o jeho dopadu na kulturní drumbeat. "Jeho jméno je synonymem pro vědu, " říká Brian Schwartz, fyzik z City University of New York Graduate Center. "Pokud požádáte děti, aby vám ukázaly, jak vypadá vědec, první, co nakreslí, jsou divoké bílé vlasy."
Einsteinův „zázračný rok“ v mnoha ohledech zahajoval moderní éru, s jeho nervózními, nesouhlasnými názory a šokujícími zavedenými pravdami. Ale čas byl obecně jedním z velkých kulturních a společenských otřesů. Také v roce 1905 vydal Sigmund Freud svou esej „Vtipy a jejich vztah k bezvědomí“ a popis jedné z jeho prvních psychoanalýz. Pablo Picasso přešel ze svého modrého období do svého růžového období. James Joyce dokončil svou první knihu, Dubliners . Nikdo však přehodnocení univerzálních předpokladů nebyl hlubší než Einsteinovo.
Z tohoto důvodu je dnes Einstein více mýtem než člověkem a podstatou tohoto mýtu je, že fungování jeho mysli je mimo dosah nejen většiny smrtelníků, ale dokonce i většiny fyziků. Stejně jako u mnoha mýtů o tom existuje určitá pravda. "Třikrát jsem se naučil obecné relativitě, " říká Spencer Weart, ředitel Centra pro historii fyziky na americkém Fyzikálním institutu. "Je to tak těžké, jemné, odlišné."
Ale k mýtu je také hodně přehánění. Hned od začátku, dlouho před tím, než byl Einsteinem nevyzpytatelným, pochopil ten nejzrozumitelnější z jeho kolegů fyziků, čeho dosáhl, a jeho větší význam. Znovuobjevil fyziku, což je jen další způsob, jak říci, že objevil způsob, jakým si my všichni - fyzici i nefyzici - představujeme své místo ve vesmíru.
Konkrétně znovu objevil relativitu. V 1632 pojednání, Galileo Galilei představil co by se stalo klasickou verzí relativity. Pozval vás, jeho čtenáře, abyste si představili sebe na lavici obžalovaných a pozorovali loď pohybující se rovnoměrně. Kdyby někdo v horní části lodního stožáru spadl na skálu, kam by to dopadlo? Na základně stěžně? Nebo nějaká malá vzdálenost zpět, která odpovídá vzdálenosti, kterou loď urazila, když skála padala?
Intuitivní odpověď je trochu zpět. Správná odpověď je základna stožáru. Z pohledu námořníka, který skál spadl, skála padá přímo dolů. Ale pro vás na lavici obžalovaných se zdálo, že skála padá. Vy i námořník byste měli stejné právo na pravdu - pohyb skály je relativní vůči tomu, kdo ji sleduje.
Einstein však měl otázku. Obtěžovalo ho to deset let, od doby, kdy byl šestnáctiletým studentem ve švýcarském Aarau, až do jednoho osudného večera v květnu 1905. Když Einstein šel domů z práce, upadl do rozhovoru s Michele Besso, kolegy fyziky a jeho nejlepší přítel v patentovém úřadu ve švýcarském Bernu, kde byli oba úředníci. Einsteinova otázka ve skutečnosti přidala komplikaci k Galileo zobrazení: Co kdyby objekt sestupující z vrcholu stěžně nebyl skála, ale paprsek světla?
Jeho volba nebyla libovolná. Skotský fyzik James Clerk Maxwell před čtyřiceti lety prokázal, že rychlost světla je konstantní. Je to stejné, ať už se pohybujete směrem ke zdroji světla nebo od něj, nebo zda se pohybujete směrem k vám nebo od vás. (To, co se mění, není rychlost světelných vln, ale počet vln, které se k vám dostanou v určité době.) Předpokládejme, že se vracíte do doku a díváte se na Galileovu loď, teprve nyní je výška jejího stožáru 186, 282 mil, nebo vzdálenost, kterou světlo projde ve vakuu za sekundu. (Je to vysoká loď.) Pokud osoba v horní části stožáru vysílá světelný signál přímo dolů, zatímco se loď pohybuje, kam dopadne? Pro Einsteina i Galilea přistává na základně stěžně. Z vašeho pohledu na přístaviště se základna stěžně během sestupu vysunula z pod vrcholem stožáru, jako tomu bylo při pádu skály. To znamená, že vzdálenost, kterou prošlo světlo, se z vašeho pohledu prodloužila. Není to 186, 282 mil. Je to víc.
To je místo, kde Einstein začíná odcházet z Galilea. Rychlost světla je vždy 186, 282 mil za sekundu. Rychlost je jednoduše vzdálenost dělená nebo „za“ délkou času. V případě paprsku světla je rychlost vždy 186, 282 mil za sekundu, takže pokud změníte vzdálenost, kterou paprsek světla prochází, musíte také změnit čas.
Musíte změnit čas.
"Děkuji!" Einstein pozdravil Besso ráno po jejich chvilkové diskusi. "Problém jsem úplně vyřešil."
Podle Einsteinových výpočtů nebyl čas sám o sobě konstantní, absolutní, neměnná část vesmíru. Teď to byla proměnná, která závisela na tom, jak se ty a co pozorujete, pohybují se ve vztahu k sobě navzájem. "Každý další fyzik předpokládal, že existují univerzální hodiny světa, které udržují čas, " říká Schwartz. "Einstein tuto myšlenku úplně odstranil." Z pohledu osoby na lavici obžalovaných byla doba potřebná k dosažení lodní paluby delší než sekunda. To znamená, že čas na palubě lodi vypadal pomaleji než na doku. Einstein věděl, že to musí být pravda. Z pohledu námořníka by se přístaviště pohybovalo, a proto se mu zdálo, že paprsek světla vyslaný z vysokého sloupu na zemi cestuje o něco dále, než by se na vás objevilo v doku. Námořníkovi by se zdálo, že čas na pevnině ubíhá pomaleji. A máme to: nový princip relativity.
"Od této chvíle je prostor sám o sobě a čas sám o sobě odsouzený k tomu, aby zmizel v pouhé stíny, " prohlásil německý matematik Hermann Minkowski v roce 1908. Další fyzici provedli výpočty, které prokázaly podobný rozdíl v měření času mezi dvěma pozorovateli, ale vždy přidali nějakou verzi „ale ne ve skutečnosti.“ Pro ně může být rozdíl v čase v matematice, ale nebyl to na světě. Einstein však řekl, že neexistuje „opravdu“. Existuje jen to, co můžete v doku měřit o čase na palubě pohybující se lodi a co námořník může měřit o čase na palubě pohybující se lodi. Rozdíl mezi nimi je v matematice a matematika je svět. Einsteinův pohled byl takový, že protože tato vnímání jsou vše, co můžeme kdy vědět, jsou také důležitá, pokud jde o měření míry vesmíru.
Smithsonianské národní muzeum americké historie, sbírka fotografické historie („Vím, že takový osud mi umožnil najít pár pěkných nápadů po mnoha letech horečnaté práce, “ napsal Einstein (v Institutu pro pokročilé studium v Princetonu v roce 1940) kolegovi fyzikovi.) Pro 26letého úředníka to bylo docela opojné věci, které teprve před několika týdny předložilo doktorskou práci na univerzitě v Curychu. Einstein zůstal v patentové kanceláři až do roku 1909, ale jeho temnota skončila, alespoň mezi fyziky. Během roku, kdy dokončil svůj dokument o relativitě, diskutovali o jeho nápadech někteří z nejvýznamnějších vědců v Německu. V roce 1908 cestoval fyzik Johann Jakob Laub z Würzburgu do Bernu, aby studoval s Einsteinem, a zvolal, že najít toho velkého muže, který stále pracuje v patentovém úřadu, bylo jedním z „špatných vtipů“ historie. Ale Einstein si nestěžoval. Jeho „hezký“ plat, jak psal přítel, stačil na podporu manželky a čtyřletého syna Hanse Alberta a jeho rozvrh ho nechal „osm hodin zábavy za den, a pak je tu také neděle. „Dokonce i při práci našel spoustu času na snění.
Během jednoho takového snění Einstein zažil to, co později nazval „nejšťastnější myšlenkou na můj život“.
Věděl, že jeho speciální teorie relativity z roku 1905 se vztahuje pouze na vztah mezi tělem v klidu a tělem pohybujícím se konstantní rychlostí. A co těla pohybující se při měnících se rychlostech? Na podzim roku 1907 viděl v oku své mysli vidění, které se nepodobá paprsku světla sestupujícího ze stožáru: muže padajícího ze střechy.
Jaký je v tom rozdíl? Narozdíl od paprsku světla, který se pohybuje konstantní rychlostí, padající muž zrychluje. Ale v jiném smyslu by byl také v klidu. V celém vesmíru by každý šrot hmoty uplatňoval svůj skvěle předvídatelný vliv na člověka prostřednictvím gravitace. To byl Einsteinův klíčový vhled - že zrychlení a gravitace jsou dva způsoby, jak popsat stejnou sílu. Stejně jako někdo na palubě Galileovy lodi by měl stejné právo myslet na přístaviště opouštějící loď jako loď opouštějící přístaviště, takže muž ve volném pádu ze střechy by měl stejně právo myslet na sebe sama v klidu, zatímco Země se k němu vrhá. A máme to: další princip relativity, nazývaný obecná relativita.
"Einstein vždy vzal to, co si všichni ostatní mysleli, že jsou dva zcela odlišné scénáře přírody, a viděl je jako rovnocenné, " říká Gerald Holton z Harvardu, přední einsteinský učenec. Prostor a čas, energie a hmota, zrychlení a gravitace: Jak Holton říká: „Einstein vždy konfrontoval otázku: Proč by měly existovat dva různé jevy se dvěma různými teoriemi, které je vysvětlují, když se na mě dívají jako na jeden jev?“
Po jeho vizi z roku 1907 však uplynulo dalších osm let, než Einstein vypracoval rovnice, aby ji podpořil. Einstein řekl přátelům, že když konečně přišel na matematiku, aby demonstroval obecnou relativitu v roce 1915, něco v něm prasklo. Cítil, jak jeho srdce bije erraticky, a bušení srdce se celé dny nezastavilo. Později napsal příteli: „Byl jsem mimo sebe vzrušením.“
Do té doby byl Einstein profesorem na univerzitě v Berlíně a Velká válka zuřila přes kontinent. Aby se slovo o Einsteinově úspěchu dostalo do širšího světa fyziků, muselo to cestovat přes nepřátelské linie. Einstein nesl svá díla o obecné relativitě do Nizozemska a odtud je poslal fyzický přítel přes Severní moře do Anglie, kde nakonec dosáhli Arthura Eddingtona, snad jediného astronoma na světě s politickým vlivem a vědeckou výtečností dostatečnou k mobilizaci válečné zdroje a podrobit zkoušce obecnou relativitu.
Einstein se domníval, že zatmění slunce nabízí vzácnou příležitost pozorovat vliv gravitace na světlo. Jak se denní obloha ztmavovala, hvězdy se staly viditelnými, a pokud by se sluneční gravitace skutečně přitahovala na procházející světlo, pak by se tyto hvězdy poblíž okraje slunce zdály být o stupeň, který jeho rovnice přesně předpověděly. Eddington shromáždil vědecké jednotky svého národa a britský astronom Royal, sir Frank Dyson, požádal jeho vládu o vyčerpanou válku, aby 29. května 1919 poslal dvě expedice, aby pozoroval úplné zatmění - jednu do Sobralu v Brazílii, druhou do Príncipe, ostrov u západního pobřeží Afriky.
Na konci září dostal Einstein telegram, že výsledky zatmění odpovídaly jeho předpovědím. V říjnu na setkání v Amsterdamu přijal blahopřání nejvýznamnějším fyzikům na kontinentu. Poté odešel domů do Berlína. Pokud věděl, dostalo se mu to.
"REVOLUCE VĚDOU, " trumfla 7. listopadu v Londýně. "Nová teorie vesmíru." Newtonovské myšlenky svrhnuty. “Předchozí den Dyson nahlas četl výsledky zatmění na vzácném společném zasedání Královské společnosti a Královské astronomické společnosti. Prezident Královské společnosti a objevitel elektronů, JJ Thomson, označil Einsteinovu teorii v citátu, který závodil po celém světě, „jedno z nejvýznamnějších, ne-li nejvýznamnějších, prohlášení lidského myšlení.“
Teprve 14 let po Einsteinově zázračném roce se stal rozsah Einsteinových úspěchů všeobecným poznáním. Protože se veřejnost dozvěděla o speciální relativitě a obecné relativitě současně, říká Weart, kult Einsteina se rychle spojil. "A pak přišla kvantová teorie a lidé se vrátili a řekli:" Ano, Einstein to také udělal. " “
Přesný počet článků o Einsteinovi po celém světě v roce 1919 - ten první rok slávy - je pravděpodobně nemožný; soutěž o esej sponzorovanou společností Scientific American o nejlepší vysvětlení relativity v laikových termínech přitahovala příspěvky z více než 20 zemí. "Byl jsem tak zaplaven otázkami, pozváními, výzvami, " napsal Einstein v dopise během tohoto období, "že se mi zdá, že hořím v pekle a že pošťák je ďábel věčně řvoucí na mě, házení nových svazků dopisů na mou hlavu, protože jsem ještě neodpověděl na ty staré. “
A celá tato celebrita, poznamenal britský astronom WJS Lockyer, byla pro objevy, které „se osobně netýkají obyčejných lidských bytostí; ovlivněny jsou pouze astronomové. “Hloubka reakce mohla být způsobena pouze historickým okamžikem - následky Velké války. "Tady něco zachytilo představivost, " napsal Leopold Infeld, polský fyzik a budoucí spolupracovník Einsteinova: "lidské oči hledí od Země pokryté hroby a krví k nebesům pokrytým hvězdami."
Einstein se pro mnohé stal symbolem poválečného sbližování a návratu k rozumu. Jak mu Eddington napsal méně než měsíc po oznámení zatmění: „Pro vědecké vztahy mezi Anglií a Německem je to nejlepší, co se mohlo stát.“ I dnes tato interpretace rezonuje. "Během té války, kdy se mnoho lidstva věnovalo nesmyslnému ničení, " řekl Holton, Einstein "odhalil obrysy velké konstrukce vesmíru." To se musí počítat jako jeden z nejvíce morálních činů té doby. “
Někteří kritici relativity však tvrdili, že Einstein byl jen dalším anarchistou pohánějícím pohřební hranice civilizace. Profesor nebeské mechaniky na Kolumbijské univerzitě v listopadu 1919 v New York Times obával, že impuls „zbavit osvědčené teorie, na nichž byla postavena celá struktura moderního vědeckého a mechanického vývoje“, byl kusem „ válka, stávky, bolševická povstání. “
Einsteinovy vlastní politické sklony dále komplikovaly reakce lidí na jeho práci. Avisceral, celoživotní antiautoritář, vzdal se německého občanství v 16 letech, než aby se podrobil povinné vojenské službě. Nyní, v rodící se WeimarRepublic, se Einstein, Žid, ocitl vylíčen jako darebák německými nacionalistickými svazy a jako internacionalisty hrdinu. "Tento svět je zvláštní blázen, " napsal Einstein příteli. "V současné době se každý kouč a každý číšník hádá o tom, zda je teorie relativity správná." Apersonovo přesvědčení v tomto bodě závisí na politické straně, ke které patří. “„ Argumenty “brzy sestoupily do hrozeb smrti a Einstein krátce uprchl z Německa na mluvící turné po Japonsku. Poté, co se Hitler v roce 1933 dostal k moci, Einstein navždy opustil Německo. Přijal jmenování do Institutu pro pokročilé studium v Princetonu, kde žil v skromném domě na Mercer Street až do své smrti z prasklé abdominální aneuryzmy ve věku 76 v dubnu 1955.
Skrz jeho veřejné roky, Einstein ztělesnil rozpory. Pacifista by obhajoval konstrukci atomové bomby. Obhajoval svět bez hranic a vedl kampaň za zřízení státu Izrael - natolik, že v roce 1952 byl pozván, aby byl jeho prezidentem. Byl to génius, nepřítomný v okolí svého domu v Princetonu, a byl to žolík a natáhl jazyk pro fotografa. Ale nebyly to právě tyto rozpory, které ho odlišovaly. Bylo to jejich měřítko. Byli všichni větší než život, a proto i myšlení muselo být.
Ale nebyl, jak dobře věděl. Jeho první manželství skončilo rozvodem, druhý, s bratrancem, smrtí, téměř dvě desetiletí před jeho. Otcoval jednu nelegitimní dceru, o které se předpokládá, že se vzdala adopce a je ztracena v historii, a dva syny, Hans Albert a Eduard. Jeden z nich, Eduard, trpěl schizofrenií. Hans Albert vyučoval strojírenství na UC Berkeley. Přesto se Einstein père nějak stal mýtem mezi lidmi.
To byl osud, který Einstein nenáviděl. "Cítím se, " napsal v roce 1920 příteli, "jako hrobový obraz" - jako kdyby se něco rouhalo v tom, jak ho jeho modloslužby začaly módy formovat. A možná tam bylo. Jakmile byli nacisté poraženi, Einstein se nestal všemi věcmi pro všechny lidi, ale jednou věcí pro všechny lidi: světcem.
Během své první cesty do Spojených států (na cestě s druhou manželkou Elsou Einsteinovou v roce 1921) smíchal Einstein fyzikální přednášky s fundraisingem jménem Hebrejské univerzity v Jeruzalémě. (Knihovna kongresu, se svolením amerického fyzikálního institutu vizuální archiv Emillio Segre) Svítidlo bílých vlasů pomohlo. V roce 1919, kdy svět poprvé seznámil Einsteina, jeho čtyřicetiletý, lehce nafoukaný obličej pouze naznačil karikaturu, která má přijít. Časem však jeho vlasy létaly jako upoutaná mysl, zatímco tašky pod očima se prohloubily, jako by z břemene vypadaly příliš tvrdě a příliš viděly. A co se týče těch očí - dobře, když Steven Spielberg navrhoval titulní postavu mimozemského mimozemšťana, a chtěl, aby jeho mimozemský velvyslanec dobré vůle měl oči, které byly vlhké jako moudrý starý muž, který se ještě třpytil dětským údivem, věděl, koho použít.
Dlouho předtím, než veřejnost blahoslavila Einsteina, začali jeho kolegové fyzici zpochybňovat jeho neomylnost. Když ruský matematik Aleksandr Friedmann v roce 1922 poznamenal, že podle jeho výpočtů pomocí Einsteinových rovnic se vesmír může rozšiřovat nebo stahovat, Einstein napsal krátký vyvrácení, že Friedmannova matematika byla mylná. Ayear později Einstein uznal, že chyba byla ve skutečnosti jeho, přesto zůstal neradostný. Teprve po objevu amerického astronoma Edwina Hubbla z roku 1929, že jiné galaxie ustupují z našich vlastních - že vesmír se skutečně rozšiřuje - Einstein ustoupil. Spáchal svůj „největší omyl“, povzdechl si.
Jeho postoj k kvantové mechanice by také dominoval tvrdohlavost, i když pole bylo částečně výsledkem Einsteinova papíru z roku 1905 o fotonech. Einstein často a skvěle protestoval proti ústřednímu principu kvantové teorie - že subatomický svět funguje spíše podle statistických pravděpodobností než z jistoty příčin a následků. "Bůh nehraje s vesmírem kostky, " prohlásil často, a kvůli rostoucímu podráždění kolegů strávil poslední tři desetiletí svého života snahou - bez úspěchu - najít velkou sjednocenou teorii, která by tuto nejistotu vyloučila.
"Einstein byl smýšlející a v tom můžete vidět dobré i špatné, " říká Michael S. Turner, kosmolog z University of Chicago a ředitel matematických a fyzikálních věd v National Science Foundation. "Byl smýšlející o sladění obecné relativity s Newtonovou teorií gravitace a zasáhl domácí běh." Byl však také jednorázový, když našel sjednocenou teorii pole, a od roku 1920 byla jeho kariéra pouhou smrtelnou smrtí. “V průběhu desetiletí experimenty opakovaně podporovaly relativistické i kvantové interpretace vesmíru. "Prostor je flexibilní, " říká Turner. "Časové osnovy." A Bůh hraje kostky. “
V polovině století od jeho smrti astronomové potvrdili snad nejrevolucionárnější predikci zakotvenou v Einsteinových rovnicích - teorii velkého třesku stvoření vesmíru, závěr, který se zdá nevyhnutelný, pokud někdo „filmuje“ Hubbleův rozšiřující se vesmír zpět. A objevily se další překvapivé důsledky teorie relativity, jako jsou černé díry, které mohou být vytvořeny zhroucenými hvězdami s masami tak velkými, že jejich gravitační síla spolkne všechno v jejich okolí, včetně světla. Jak říká Weart, citovat maximum mezi fyziky: „Obecná teorie relativity právě klesla o 50 let před jejím časem.“
Vědci stále kladou otázky, které Einstein umožnil: Co pohání velký třesk? Co se stane s prostorem, časem a hmotou na okraji černé díry? Jaká záhadná energie způsobuje zrychlení expanze vesmíru? "Je to opravdu zlatý věk pro Einsteinovu teorii, zcela na rozdíl od sté výročí, " říká Clifford M. Will, fyzik z WashingtonUniversity v St. Louis a autor Was Einstein Right?
Einstein nikdy nevěděl, co ho zasáhlo. "Nikdy jsem nechápal, proč by se teorie relativity s jejími koncepty a problémy, které byly doposud vzdáleny od praktického života, měla tak dlouho setkat s živou nebo skutečně vášnivou rezonancí mezi širokými kruhy veřejnosti, " napsal ve věku 1942, ve věku 63. „Co mohlo mít tento velký a trvalý psychologický účinek? Nikdy jsem neslyšel skutečně přesvědčivou odpověď na tuto otázku. “
Když se však Einstein v roce 1931 zúčastnil hollywoodské premiéry City Lights, nabídla mu filmová hvězda a režisér Charlie Chaplin vysvětlení: „Fandí mi, protože mi všichni rozumějí, a fandí vám, protože vám nikdo nerozumí.“ Možná Einstein dosáhl své podivné značky nesmrtelnosti ne navzdory své nevyzpytatelnosti, ale kvůli tomu. Sociální vědec Bernard H. Gustin navrhl, aby Einstein získal božský status, protože je „myšlenka, že přijde do kontaktu s tím, co je ve vesmíru podstatné“. Holton nedávno vypracoval tento komentář: „Věřím, že to je přesně důvod, proč tolik lidí, kteří věděli, málo o Einsteinově vědeckém psaní se zhroutilo, aby ho zahlédlo, a dodnes se cítí povznášející rozjímáním o jeho ikonickém obrazu. “
The halo pomohl udržet mýtus, udržet Einstein přítomnost na obálkách časopisů a na předních stránkách novin, na plakátech a pohlednicích, hrncích na kávu, kšiltovkách, trička, magnetech na ledničky a na základě vyhledávání Google 23 600 internetových stránek. Ale to, co letos slavíme, je víc než jen mýtus. Při znovuobjevování relativity Einstein také objevil nic méně než způsob, jakým vidíme vesmír. Po tisíce let astronomové a matematici studovali pohyby těl na noční obloze a poté hledali rovnice, které by jim vyhovovaly. Einstein udělal opak. Začal s nečinným přemýšlením a škrábanci na papíře a likvidací směřující k jevům dříve nepředstavitelným a stále nepochopitelným. "Obecná teorie relativity je myšlenkou jednoho člověka o tom, jak by měl vesmír vypadat, " říká učenec Einstein Arthur I. Miller z UniversityCollege v Londýně. "A to se do značné míry ukázalo." Einsteinovo dědictví připomíná Světový rok fyziky, tento trvalý příspěvek k moderní éře: triumf mysli nad hmotou.
POSLEDNÍ SLOVO O ENERGII
Může to být nejslavnější rovnice na světě, ale co vlastně E = mc2 znamená?
Krátce poté, co dokončil svůj článek o speciální relativitě, v roce 1905 si Einstein uvědomil, že jeho rovnice platí pro více než prostor a čas. Z pohledu pozorovatele stojícího stále ve vztahu k objektu, který se pohybuje velmi rychle - blížící se rychlosti světla - se zdálo, že objekt nabírá hmotu. A čím větší je jeho rychlost - jinými slovy, čím více energie bylo vynaloženo na to, aby se pohybovalo - tím větší je jeho zjevná hmotnost. Konkrétně by míra jeho energie byla stejná jako míra její hmotnosti vynásobená rychlostí světla na druhou.
Rovnice nepomohla vědcům navrhnout atomovou bombu, ale vysvětluje to, proč rozbíjení atomů může uvolnit sílu houby mračna. Rychlost světla, nebo c, je velké číslo: 186, 282 mil za sekundu. Vynásobte to samo o sobě a výsledkem je, opravdu, opravdu velké číslo: 34, 700, 983, 524. Nyní vynásobte toto číslo dokonce mimořádně nepatrným množstvím hmoty, jako je to, co by člověk mohl najít v jádru atomu, a výsledkem je stále mimořádně obrovské číslo. A toto číslo je E, energie.
Einstein, vyzvaný dvěma jadernými fyziky, napsal prezidentu Franklinovi D. Rooseveltovi 2. srpna 1939, že nyní jsou „myslitelné“ extrémně silné bomby nového typu. „Historici mají sklon si myslet, že tento dopis hrál„ přísně vedlejší roli “v rozhodnutí spojeneckých sil usilovat o jadernou možnost, říká historik fyziky Spencer Weart. Skutečnost, že Einstein a nepřímo jeho rovnice hrály jakoukoli roli, však navždy spojila celoživotního pacifisty a utopisty se schopností lidstva zničit se.
Einstein si později uvědomil, že jeho hodnocení, že němečtí vědci budou schopni postavit atomovou bombu - názor, který ho přiměl psát FDR - bylo mylné. "Kdybych věděl, že tyto obavy jsou neopodstatněné, " napsal kamarádovi pozdě v životě, "já bych se nezúčastnil otevírání té Pandoriny skříňky." Ale teď to bylo otevřené, nikdy se nezavřít, jak sám Einstein uznal. elipticky, téměř poeticky, v srpnu 1945, kdy poprvé slyšel zprávy o Hirošimě. "Ach, Weh" - používá německé slovo pro bolest. "A to je vše."
NOVÉ ZOBRAZENÍ GRAVITY
Einsteinova vize muže padajícího ze střechy znamenala začátek velkého boje
Jednou, když Einstein pracoval na rovnicích pro obecnou relativitu, což mu trvalo osm let, šel na horolezectví s francouzsko-polskou lékárnou Marie Curie. Einstein, který zdánlivě nevnímal trhliny ani potíže s porozuměním německému jazyku, trávil většinu času mluvením o gravitaci. "Rozumíš, " řekla jí Einstein a najednou sevřela paži, "co musím vědět, je přesně to, co se děje ve výtahu, když se dostane do prázdnoty."
Podle Einsteinovy představivosti byl muž zavěšený uprostřed mezi střechou a zemí nyní ve výtahu. Za určitých okolností by cestující neměl možnost vědět, zda zažívá gravitaci nebo zrychlení vzhůru. Pokud by výtah stál na povrchu Země, cítil by tam muž gravitační sílu, což způsobuje, že padající předměty zrychlují rychlostí 32 stop za sekundu na druhou. Pokud by však výtah zrychlil hlubokým vesmírem stejnou rychlostí, zažil by přesně stejnou sílu dolů.
Einstein si představoval paprsek světla pronikající do výtahu. Pokud by výtah stoupal vzhledem ke zdroji světla, paprsek by vstoupil v určité výšce na jedné straně výtahu a zdálo by se, že se zakřivuje na své cestě do nižší výšky na protější stěně. Einstein si pak představil, že výtah byl na povrchu Země stacionární. Protože usoudil, že obě okolnosti jsou stejné, dospěl Einstein k závěru, že stejný účinek by musel platit pro obě. Jinými slovy, gravitace musí ohýbat světlo.
Až do roku 1915 by neměl matematiku, která by tuto myšlenku podporovala, a on by neměl důkaz až do zatmění výprav v roce 1919. Do té doby si však byl tak jistý svými výpočty, že když se student zeptal, co by udělal, kdyby Slyšel, že pozorování zatmění jeho matematiku nepotvrdila, Einstein jí řekl: „Pak bych byl líto drahého Pána. Teorie je správná. “
