Усім нам знайома особистість Ейнштейна. Закон відносності став основним відкриттям у кар'єрі великого вченого. Однак це далеко не єдине наукове дослідження, яким славиться німецький фізик. Про історію життя Ейнштейна і його основних досягненнях буде розказано в нашому матеріалі.

Життя Альберта Ейнштейна

Видатний фізик народився в 1879 році в Ульмі, невеликому німецькому містечку. Альберт отримав шкільну освіту, після чого вступив в технічний коледж Цюріха. Всупереч численним міфам, з математикою у Ейнштейна завжди все було гаразд.


По закінченні навчання Альберт Ейнштейн працював у штабі Бернського бюро патентування винаходів. Перший час вчений жив майже у злиднях. Заробляв він шляхом співпраці з журналом «Аннали фізики». Закон відносності Ейнштейн представив в 1905 році. Через чотири роки, вчений отримує посаду викладача в університеті Цюріха. Трохи пізніше німецького фізика номінують на Нобелівську премію. Нагороду Ейнштейн отримав, але не за головну свою ідею: до теорії відносності науковий комітет поставився прохолодно. Зате їм припала до душі теорія фотоефекту, саме за неї геніальний фізик і отримав "Нобеля".

Закони фотоефекту

В на початку XX століття німецький фізик Макс Планк пояснив спектральность складу випромінювання від гарячих тел. Згідно його теорії, процес випромінювання дискретний, тобто випускання його повинно бути порційно. Однак Планк так і не зміг розтлумачити фізичне значення квантів – неподільних порцій світла. Теорію Планка підхопив Ейнштейн. Зміст закону фотоефекту полягає в тому, що світлові хвилі не тільки випромінюються і поглинаються, але і як раз складаються з квантів. Це частинки, пересуваються в пустоті зі швидкістю 300 тисяч кілометрів на секунду. Трохи пізніше кванти світла стали іменуватися фотонами.


Велику роль в законі Ейнштейна грає поняття "червоної межі" – нижньої частоти, після якій нічого не відбувається. Пов'язано це з вибиванням електронів із речовини за допомогою світла. Важливо розуміти, що закон про фотоефекті не єдиний. Він включає в себе безліч різних положень про роль квантів, фотонів і різних речовин.

Броунівський рух

Безперервний рух частинок в рідині було відкрито англійським ботаніком Робертом Броуном ще на початку XIX століття. В якості предмета для досвіду використовувалася квітковий пилок. Броун зміг надати руху статистичне пояснення, але в теорії Ейнштейна воно набуло закінчену форму. Німецький фізик сформував теорію, згідно з якою рух часток відбувається із-за зіткнення з невидимими молекулами. Більш того, Ейнштейн представив ряд принципів, згідно з якими існує можливість обчислити кількість молекул і їх масу. Німецький фізик не тільки доповнив теорію Броуна, але і зміцнив наукове думка про реальність молекул. Справа в тому, що більшість вчених початку XX століття ставили існування мікрочастинок під сумнів. Для них це було не більш ніж гіпотеза часів Демокріта. Проте Ейнштейн привів необхідну кількість доказів.

Спеціальна теорія відносності

До кінця XIX століття багато фізики були впевнені в існування ефіру – якогось речовини, що заповнює Всесвіт. Сумнівалися в теорії лише два американських фізика: Майкельсон і Морлі. Вони поставили експеримент, в якому шукали відмінності в швидкості світла, нібито поширюється по ефіру. Підсумок досвіду був очікуваним: роль ефіру як носія світла виявилася малоймовірна. Теорію Майкельсона-Морлі доповнив Ейнштейн. Він сформував ідею про те, що світло завжди поширюється з однаковою швидкістю. Він не залежить від руху його джерела. Таким чином, концепція ефіру була повністю спростована. Ейнштейн змінив уявлення про час і просторі. Жоден фізичний об'єкт не може пересуватися швидше, ніж світло. При цьому спостерігач бачить, як розміри об'єкта, що рухається скорочуються у напрямку руху. Швидкість світла може бути однаковою як для опираються, так і для рухомих спостерігачів лише в тому випадку, якщо час дещо сповільниться. Один з найважливіших постулатів представлений в законі Ейнштейна про відносність. Їм є ідея еквівалентності енергії і маси.

Закон про збереження енергії

Ейнштейну належить знайома багатьом формула E=mc 2 . E тут позначає енергію, m – це маса, а c – швидкість світла. Але що все це означає і як це співвіднести? Маса і енергія – це одне і те ж. Докази того є всюди. Наприклад, перетворена в чисту енергію пальчикова батарейка буде дорівнює 250 млрд таких самих батарейок, але вже використовуються по-старому. Чому так виходить? В закон Ейнштейна є відповідь на це питання, причому досить простий. Повна енергія фізичного тіла дорівнює його масі, помноженої на розмірний множник квадрата швидкості у вакуумному просторі. Таким чином, будь-якої категорії енергії відповідає свій тип маси. Ідея про еквівалентність маси об'єкта наявної в тілі енергії стала головним постулатом приватної теорії відносності. До того ж закон Ейнштейна має важливе практичне значення. Сьогодні він повсюдно застосовується в енергетиці та військовій сфері.

Сприйняття ідей Ейнштейна

Таким чином, спеціальна теорія відносності базується на двох постулатах. Перша ідея – принцип відносності, згідно з яким системи відліку, що рухаються відносно один одного з незмінною швидкістю в одному напрямі, керуються одними і тими ж законами. Другий принцип пов'язаний зі швидкістю світла. Вона однакова для кожного спостерігача і не має залежності від швидкості їх пересування. Ніщо в природі не може бути швидше швидкості світла. Багато вчені не сприймали ідеї Ейнштейна. Німецький вчений говорив малозрозумілі речі і часто заперечував усталені гіпотези. Проте всі теорії і закони Ейнштейна у фізиці були отримані в результаті досвіду, а не теоретичних робіт. Ідеальна теорія, говорив німецький фізик, повинна базуватися на мінімальному числі постулатів і описувати найбільшу кількість явищ.

Загальна теорія відносності

Під кінець слід розповісти про основний закон Ейнштейна – загальну теорію відносності (ЗТВ). Перші ідеї були опубліковані в 1912 році. Разом з Гроссманом, своїм товаришем, Ейнштейн опублікував статтю "Начерк узагальненої ТО". Остаточна формулювання з'явилася лише в 1915 році. Німецький вчений спирався на той факт, що "інертна" і "важка" маси рівні. Але який може бути спосіб передачі гравітаційного впливу між тілами? Що може бути розповсюджувачем такого впливу? Ейнштейн дав досить несподівану відповідь: посередником виступає система простору і часу. Простір каже матерії, як їй рухатися, а матерія говорить простору, як йому викривлятися. З появою теорії Ейнштейна Ньютоновская механіка пішла в минуле. Гравітаційне тяжіння тіл змінилося просторово-тимчасовим описом того, як масивні об'єкти впливають на характеристики простору навколо самих себе. Так, тіла не притягуються один до одного, а міняють просторово-часовий континуум. Джон Арчибальд Уілер, американський друг і колега Ейнштейна, краще інших охарактеризував теорію великого фізика: "Простір каже матерії, як їй рухатися, а матерія говорить простору, як йому викривлятися".

Визнання наукових ідей

Перші роки теорію Ейнштейна майже ніхто не брав. Ситуація змінилася лише в 1919 році, коли був поставлений прямий досвід. Він довів одне з передбачень ЗТВ. Справа в тому, що промінь світла, що йде від далекої зірки, скривився полем тяжіння Сонця. Таке спостереження можна спостерігати кожне сонячне затемнення. Ейнштейн прославився на весь світ. Нижче представлений к/ф "Що таке теорія відносності?" (1964 рік, СРСР). Вперше у світовій історії наукова теорія справила справжній фурор навіть у звичайному суспільстві. Теорія відносності стала предметом розмов у світських салонах. Газети були переповнені новинами про незвичайному вченого, викладачі різних університетів стали звертатися до Ейнштейна за порадами. Навіть політики не залишилися осторонь: на ім'я німецького вченого намагалися заробити і зробити кар'єру. Думку Ейнштейна стало одним з найбільш популярних і авторитетних у світі.