МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ

ВОЛОДИМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Реферат

з історії та перспективі

на тему: < p> «Ейнштейн»

Виконав:

Володимир 2001

Німецько-швейцарсько-американський фізик Альберт Ейнштейн народився в Ульмі, середньовічному місті королівства < p> Вюртемберг (нині земля Баден-Вюртенберг в

Німеччини), в сім'ї Германа Ейнштейна і

Пауліни Ейнштейн, уродженої Кох. Виріс він у Мюнхені, де у його батька і дядька був невеликий електрохімічний завод. Е. був тихим, розсіяним хлопчиком, який мав схильність до математики, але терпіти не міг школу з її механічною зубрінням і казарменій дисципліною. У похмурі роки, проведені в мюнхенській гімназії

Луітпольда, Е. самостійно читав книги з філософії, математики, науково-

популярну літературу. Велике враження справила на нього ідея прокосмічному порядку. Після того як справи батька в 1895 р. прийшли в занепад,сім'я переселилася в Мілан. Е. залишився в Мюнхені, але незабаром залишивгімназію, так і не отримавши атестата, і приєднався до своїх рідних.

шістнадцятирічного Е. вразила та атмосфера свободи і культури,яку він знайшов у Італії. Незважаючи на глибокі знання з математики тафізики, придбані головним чином шляхом самоосвіти, і не повіком самостійне мислення, Е. не вибрав собі професію. Батьконаполягав на тому, щоб син обрав інженерне терені і в майбутньому змігпоправити хитке фінансове становище сім'ї. Е. спробував здативступні іспити до Федерального технологічного інституту в Цюріху, длянадходження до якого не було потрібно свідоцтва про закінчення середньоїшколи. Не володіючи достатньою підготовкою, він провалився на іспитах, аледиректор училища, оцінивши математичні здібності Е., направив його в
Аарау, за двадцять миль на захід від Цюріха, щоб той закінчив тамгімназію. Через рік, влітку 1896 р., Е. успішно витримав вступнііспити до Федерального технологічного інституту. У Аарау Е. розцвів,насолоджуючись тісним контактом з вчителями та ліберальним духом, що панував угімназії. Все колишнє викликало в нього настільки глибоке неприйняття, що вінподав офіційне прохання про вихід з німецького підданства, на що йогобатько погодився вельми неохоче.

У Цюріху Е. вивчав фізику, більше покладаючись на самостійне читання, ніжна обов'язкові курси. Спочатку він мав намір викладати фізику, але післязакінчення Федерального інституту в 1901 р. і отримання швейцарськогогромадянства не зміг знайти постійної роботи. У 1902 р. Е. став експертом
Швейцарського патентного бюро в Берні, в якому прослужив сім років. Длянього це були щасливі і продуктивні роки. Він опублікував одну роботу прокапілярності (про те, що може статися з поверхнею рідини, якщо їїукласти у вузьку трубку). Хоча платні ледве вистачало, робота в патентномубюро не була особливо обтяжливою і залишала Е. достатньо сил ічасу для теоретичних досліджень. Його перші роботи були присвяченісилам взаємодії між молекулами та програм статистичноїтермодинаміки. Одна з них - «Нове визначення розмірів молекул» ( "A new
Determination of Molecular Dimensions ") - була прийнята якдокторської дисертації Цюріхським університетом, і в 1905 р. Е. ставдоктором наук. У тому ж році він опублікував невелику серію робіт, якіне тільки показали його силу як фізика-теоретика, а й змінили обличчя всієїфізики.

Одна з цих робіт була присвячена поясненню броунівського руху --зигзагоподібного хаотичного руху частинок, завислих в рідині. Е.зв'язав рух частинок, що спостерігається в мікроскоп, із зіткненнями цихчасток з невидимими молекулами; крім того, він передбачив, що спостереженняброунівського руху дозволяє обчислити масу і число молекул,знаходяться в даному обсязі. Через кілька років це було підтверджено
Жаном Перреном. Ця робота Е. мала особливе значення тому, щоіснування молекул, які вважалися не більше ніж зручною абстракцією, в тойчас ще ставилося під сумнів.

В іншій роботі пропонувалося пояснення фотоелектричного ефекту --випускання електронів металевою поверхнею під дієюелектромагнітного випромінювання в ультрафіолетовому або будь-якому іншомудіапазоні. Філіп де Ленард висловив припущення, що світло вибиваєелектрони з поверхні металу. Припустив він і те, що при висвітленніповерхні більш яскравим світлом електрони повинні вилітати з більшоюшвидкістю. Але експерименти показали, що прогноз Ленарда невірний. Тим часомв 1900 р. Максу Планку вдалося описати випромінювання, що випускається гарячимитілами. Він прийняв радикальну гіпотезу про те, що енергія випускається НЕбезперервно, а дискретними порціями, які отримали назву квантів.
Фізичний сенс квантів залишався неясним, але величина кванта дорівнюєтвору деякого числа (постійної Планка) і частоти випромінювання.

Е. Ідея полягала в тому, щоб встановити відповідність між фотоном
(квантом електромагнітної енергії) і енергією вибитого з поверхніметалу електрона. Кожен фотон вибиває один електрон. Кінетичнаенергія електрона (енергія, пов'язана з його швидкістю) дорівнює енергії,що залишилася від енергії фотона за винятком тієї її частини, яка витраченана те, щоб вирвати електрон з металу. Чим яскравіше світло, тим більше фотоніві більше число вибитих з поверхні металу електронів, але не їх швидкість.
Більш швидкі електрони можна отримати, направляючи на поверхню металувипромінювання з більшою частотою, так як фотони такого випромінювання містятьбільше енергії. Е. висунув ще одну сміливу гіпотезу, припустивши, що світловолодіє двоїстої природою. Як показують що проводилися протягомстоліть оптичні експерименти, світло може вести себе як хвиля, але, яксвідчить фотоелектричний ефект, і як потік часток. Правильністьзапропонованої Е. інтерпретації фотоефекту була багаторазово підтвердженаекспериментально, причому не лише для видимого світла, але й длярентгенівського і гамма-випромінювання. У 1924 р. Луї де Бройль зробив ще одинкрок у перетворенні фізики, припустивши, що хвильовими властивостями володієне тільки світло, але й матеріальні об'єкти, наприклад електрони. Ідея де
Бройля також знайшла експериментальне підтвердження і заклала основиквантової механіки. Роботи Е. дозволили пояснити флуоресценцію,фотоіонізації і загадкові варіації питомої теплоємності твердих тіл прирізних температурах.

Третя, воістину чудова робота Е., опублікована все в тому ж
1905 р. - спеціальна теорія відносності, революціонізувала всегалузі фізики. У той час більшість фізиків вважало, що світлові хвиліпоширюються в ефірі - загадкове речовину, яку, як прийнято булодумати, заповнює весь Всесвіт. Однак виявити ефір експериментальнонікому не вдавалося. Поставлене в 1887 р. Альбертом А. Майкельсона і
Едвардом Морлі експеримент з виявлення розходження у швидкості світла,що поширюється в гіпотетичному ефірі уздовж і поперек напрямкуруху Землі, дав негативний результат. Якби ефір був носіємсвітла, що поширюється по ньому у вигляді обурення, як звук поповітрю, то швидкість ефіру мала б додаватися до спостережуваногошвидкості світла або відніматися з неї, подібно до того як річка впливає, з точкизору що стоїть на березі спостерігача, на швидкість човна, що йде на веслахза течією або проти течії. Немає підстав стверджувати, що спеціальнатеорія відносності Е. була створена безпосередньо під впливомексперименту Майкельсона-Морлі, але в основу її були покладені двауніверсальних допущення, що робили зайвої гіпотезу про існування ефіру:всі закони фізики однаково застосовні для будь-яких двох спостерігачів,незалежно від того, як вони рухаються відносно один одного, світло завждипоширюється у вільному просторі з однією і тією ж швидкістю,незалежно від руху його джерела.

Висновки, зроблені з цих припущень, змінили уявлення про простірі часу: ні один матеріальний об'єкт не може рухатися швидше за світло; зточки зору стаціонарного спостерігача, розміри рухається,скорочуються в напрямку руху, а маса об'єкта зростає, щобшвидкість світла була однаковою для рухається і спочиває спостерігачів,рухомі годинник повинні йти повільніше. Навіть поняття стаціонарності підлягаєретельного перегляду. Рух або спокій визначаються завжди щодоякогось спостерігача. Спостерігач, який їде верхи на рухомому об'єкті,нерухомий щодо даного об'єкта, але може рухатися відноснобудь-якого іншого спостерігача. Оскільки час стає такою жвідносної змінної, як і просторові координати x, y і z,поняття одночасності також стає відносним. Дві події,здаються одночасними одному спостерігачеві, можуть бути розділені вчасу, з точки зору іншого. З інших висновків, до яких приводитьспеціальна теорія відносності, заслуговує на увагу еквівалентністьмаси та енергії. Маса m є свого роду «заморожену»енергію E, з якою пов'язана співвідношенням E = mc2, де c - швидкість світла.
Таким чином, випускання фотонів світла відбувається ціною зменшення масиджерела.

релятивістські ефекти, як правило, пренебрежимо малі при звичайнихшвидкостях, стають значними тільки при великих, характерних дляатомних і субатомних частинок. Втрата маси, пов'язана з випусканням світла,надзвичайно мала і звичайно не піддається вимірюванню навіть за допомогою самихчутливих хімічних ваг. Однак спеціальна теорія відносностідозволила пояснити такі особливості процесів, що відбуваються в атомній іядерної фізики, які до того залишалися незрозумілими. Майже через сорокроків після створення теорії відносності фізики, що працювали над створенняматомної бомби, зуміли підрахувати кількість виділяється при її вибухуенергії на основі дефекту (зменшення) маси при розщепленні ядер урану.

Після публікації статей в 1905 р. до Е. прийшло академічне визнання. У
1909 р. він став ад'юнкт-професором Цюрихського університету, в наступномуроці професором Німецького університету в Празі, а в 1912 р. - цюріхського
Федерального технологічного інституту. У 1914 р. Е. був запрошений до
Німеччину на посаду професора Берлінського університету і одночаснодиректора Фізичного інституту кайзера Вільгельма (нині Інститут Макса
Планка). Німецьке підданство Е. було відновлено, і він був обранийчленом Прусської академії наук. Дотримуючись пацифістських переконань, Е. неподіляв поглядів тих, хто був на боці Німеччини у бурхливій дискусії про їїролі у першій світовій війні.

Після напружених зусиль Е. вдалося в 1915 р. створити загальну теоріювідносності, що виходила далеко за рамки спеціальної теорії, в якійрухи повинні бути рівномірними, а відносні швидкості постійними.
Загальна теорія відносності охоплювала всі можливі руху, в тому числіі прискорені (тобто відбуваються зі змінною швидкістю). Пануючараніше механіка, що бере початок з робіт Ісаака Ньютона (XVII ст.),ставала окремим випадком, зручним для опису руху при відносномалих швидкостях. Е. довелося замінити багато хто з введених Ньютоном понять.
Такі аспекти ньютонівської механіки, як, наприклад, ототожненнягравітаційної та інертною мас, викликали в нього занепокоєння. За Ньютону,тіла притягують один одного, навіть якщо їх розділяють величезні відстані,причому сила тяжіння, або гравітація, поширюється миттєво.
Гравітаційна маса служить мірою сили тяжіння. Що ж до рухутіла під дією цієї сили, то воно визначається інерціальній масою тіла,яка характеризує здатність тіла прискорюватися під дією даноїсили. Е. зацікавило, чому ці дві маси збігаються.

Він зробив так званий «уявний експеримент». Якщо б людина ввільно падаючої коробці, наприклад у ліфті, впустив ключі, то вони не впалиб на підлогу: ліфт, людина і ключі падали б з однією і тією ж швидкістю ізберегли б свої положення щодо один одного. Так відбувалося б уякійсь уявній точці простору далеко від усіх джерел гравітації.
Один з друзів Е. зауважив із приводу такої ситуації, що людина в ліфті неміг би відрізнити, чи знаходиться він в гравітаційному полі або рухається зпостійним прискоренням. Ейнштейнівської принцип еквівалентності,який стверджує, що гравітаційні і інерціальні ефекти не відрізняються,пояснив збіг гравітаційної та інертною маси в механіці Ньютона.
Потім Е. розширив картину, поширивши її на світ. Якщо промінь світлаперетинає кабіну ліфта «горизонтально», у той час як ліфт падає, товихідний отвір знаходиться на більшій відстані від підлоги, ніж вхідний,тому що за той час, який потрібно променю, щоб пройти від стінки достінці, кабіна ліфта встигає просунутися на якусь відстань.
Спостерігач в ліфті побачив би, що світловий промінь викривився. Для Е. цеозначало, що в реальному світі промені світла викривляються, коли проходять надосить малій відстані від масивного тіла.

Загальна теорія відносності Е. замінила ньютонівську теоріюгравітаційного тяжіння тел просторово-тимчасовим математичнимописом того, як масивні тіла впливають на характеристики просторунавколо себе. Відповідно до цієї точки зору, тіла не притягують один одного, азмінюють геометрію простору-часу, яка і визначає рухщо проходять через нього тел. Як одного разу зауважив колега Е., американськийфізик Дж. А. Уїлер, «простір говорить матерії, як їй рухатися, аматерія говорить простору, як йому скривлюватися ».

Але в той період Е. працював не тільки над теорією відносності. Наприклад,в 1916 р. він ввів в квантову теорію поняття індукованого випромінювання. У
1913 Нільс Бор розробив модель атома, в якій електрони обертаютьсянавколо центрального ядра (відкритого кількома роками раніше Ернестом
Резерфордом) по орбітах, які задовольняють певним квантовим умов.
Відповідно до моделі Бора, атом випускає випромінювання, коли електрони, що перейшлив результаті порушення на більш високий рівень, повертаються на більшнизький. Різниця між рівнями енергії дорівнює енергії, що поглинається абовипускати фотон. Повернення збуджених електронів на більш низькіенергетичні рівні являє собою випадковий процес. Е. припустив,що за певних умов електрони в результаті порушення можутьперейти на певний енергетичний рівень, потім, подібно до лавини,повернутися на більш низький, тобто це той процес, який лежить в основідії сучасних лазерів.

Хоча і спеціальна, і загальна теорії відносності були занадтореволюційні, щоб здобути негайне визнання, вони незабаром отримали рядпідтверджень. Одним з перших було пояснення прецесії орбіти Меркурія,яку не вдавалося повністю зрозуміти в рамках ньютонівської механіки. Підчас повного сонячного затемнення в 1919 р. астрономам вдалося спостерігатизірку, приховану за кромкою Сонця. Це свідчило про те, що променісвітла викривляються під дією гравітаційного поля Сонця. Всесвітняслава прийшла до Е., коли повідомлення про спостереження сонячного затемнення 1919облетіли увесь світ. Відносність стала звичним словом. У 1920 р. Е.став запрошеним професором Лейденського університету. Однак у самій
Німеччині він піддавався нападкам з-за своїх антимілітаристська поглядів іреволюційних фізичних теорій, які припали не під масть певноїчастини його колег, серед яких було кілька антисемітів. Роботи Е. вониназивали «єврейської фізикою», стверджуючи, що отримані ним результати невідповідають високим стандартам «арійської науки». І в 20-і рр.. Е.залишався переконаним пацифістом і активно підтримував миротворчі зусилля
Ліги Націй. Е. був прихильником сіонізму і доклав чимало зусиль до створення
Єврейського університету в Єрусалимі в 1925 р.

У 1922 р. Е. була вручена Нобелівська премія по фізиці 1921 р. «за заслугиперед теоретичною фізикою, і особливо за відкриття законуфотоелектричного ефекту ». «Закон Е. став основою фотохімії так само, якзакон Фарадея - основою електрохімії », - заявив на представленні новоголауреата Сванте Арреніус з Шведської королівської академії. Умовившисьзаздалегідь про виступ в Японії, Е. не

зміг бути присутнім на церемонії і свою Нобелівську лекцію прочитав лишечерез рік після присудження йому премії.

У той час як большінство фізиків початок схилятися до прийняття квантовоїтеорії, Е. все більш не задовольняли слідства, до яких вона приводила. У
1927 р. він висловив свою незгоду зі статистичною інтерпретацієюквантової механіки, запропонованої Бором і Максом Борном. Згідно з цієюінтерпретації, принцип причинно-наслідкового зв'язку непридатний до субатомніявищам. Е. був глибоко переконаний, що статистика є не більш ніжзасобом і що фундаментальна фізична теорія не може бутистатистичної за своїм характером. За словами Е., «Бог не грає в кості»зі Всесвітом. У той час як прихильники статистичної інтерпретаціїквантової механіки відкидали фізичні моделі неспостережний явищ, Е.вважав теорію неповною, якщо вона не може дати нам «реальний станфізичної системи, щось об'єктивно існуюче і допускає (по крайнеймірою в принципі) опис у фізичних термінах ». До кінця життя вінпрагнув побудувати єдину теорію поля, яка могла б виводити квантовіявища з релятивістського опису природи. Здійснити ці задуми Е. такі не вдалося. Він неодноразово вступав у дискусії з Бором з приводуквантової механіки, але вони лише зміцнювали позицію Бора.

Коли в 1933 р. Гітлер прийшов до влади, Е. перебував за межами Німеччини,куди він так і не повернувся. Е. став професором фізики в новому Інститутіфундаментальних досліджень, який був створений у Прінстоні (штат Нью-
Джерсі). У 1940 р. він отримав американське громадянство. У роки,попередні другій світовій війні, Е. переглянув свої пацифістськіпогляди, відчуваючи, що тільки військова сила здатна зупинити нацистську
Німеччину. Він прийшов до висновку, що для «захисту законності і людськогогідності »доведеться« вступити в битву »з фашистами. У 1939 р. понаполяганням кількох фізиків-емігрантів Е. звернувся з листом до президента
Франкліну Д. Рузвельту, в якому писав про те, що в Німеччині, по всійймовірності, ведуться роботи зі створення атомної бомби. Він вказував нанеобхідність підтримки з боку уряду США досліджень зрозщеплення урану. У наступному розвитку подій, які призвели до вибуху
16 липня 1945 першим у світі атомної бомби в Аламогордо (штат Нью-
Мексико), Е. участі не брав.

Після другої світової війни, приголомшений жахливими наслідкамивикористання атомної бомби проти Японії і все прискорюється, гонкоюозброєнь, Е. став гарячим прихильником світу, вважаючи, що в сучаснихумов війна представляла б загрозу самому існуванню людства.
Незадовго до смерті він поставив свій підпис під відозвою Бертрана
Рассела, що звернені до урядів всіх країн, який попереджає їх пронебезпеки застосування водневої бомби і закликає до заборони ядерноїзброї. Е. виступав за вільний обмін ідеями і відповідальне використаннянауки на благо людства.

Першою дружиною Е. була Мілєва Марич, його соученіца з Федеральнимтехнологічного інституту в Цюріху. Вони одружилися в 1903 р., незважаючи нажорстоке протидію його батьків. Від цього шлюбу у Е. було два сини.
Після п'ятирічного розриву подружжя в 1919 р. розлучилися. У тому ж році Е.одружився зі своєю двоюрідною сестрою Ельзою, вдовою з двома дітьми.
Ельза Ейнштейн померла в 1936 р. У години дозвілля Е. любив музикувати. Вінпочав вчитися грі на скрипці, коли йому виповнилося шість років, і продовжувавграти все життя, іноді в ансамблі з іншими фізиками, наприклад з Максом
Планком, що був прекрасним піаністом. Подобалися йому і прогулянки на яхті.
Е. вважав, що вітрильний спорт надзвичайно сприяє роздумів надфізичними вадами. У Прінстоні він став місцевою визначною пам'яткою.
Його знали як фізика зі світовим ім'ям, але для всіх він був добрим, скромним,привітним і кілька ексцентричним людиною, з якою можназіткнутися прямо на вулиці. Е. помер у Прінстоні від аневризми аорти.

Найзнаменитіший з учених XX ст. і один з найвидатніших учених всіх часів,
Е. збагатив фізику з притаманною тільки йому силою прозріння і неперевершеноїгрою уяви. З дитячих років він сприймав світ як гармонійнепізнаване ціле, «що стоїть перед нами на зразок великої й вічної загадки».
За його власним визнанням, він вірив у «Бога Спінози, який є себе вгармонії всього сущого ». Саме це «космічне релігійне почуття»Е. спонукало до пошуку пояснення природи за допомогою системи рівнянь,яка мала б великою красою й простотою.

Серед численних почестей, наданих Е., була пропозиція статипрезидентом Ізраїлю, що послідувало в 1952 р. Е. відмовився. Крім
Нобелівської премії, він був удостоєний багатьох інших нагород, у тому числімедалі Коплі Лондонського королівського товариства (1925) та медалі Франкліна
Франкліновского інституту (1935). Е. був почесним доктором багатьохуніверситетів і членом провідних академій наук світу.

Джерело інформації:
Лауреати Нобелівської премії: Енциклопедія: Пер. с англ .- М.: Прогресс, 1992.
-----------------------< br>

???